人脑大约有 1000 亿个神经元，平均每个神经元与大约 1000 个其他神经元相连。快速乘法运算表明，存在 100 万亿个突触连接。那么，所有这些输入是如何被剪接和整合到一个连贯的整体中的呢？我们如何从这种连接的混乱中获得秩序？即使有时看起来并非如此，但当您想到大脑正在接受的所有输入以及正在进行的所有处理时，我们的意识实际上是相当放松和悠闲的。事实上，这就像我们的意识就像一家大公司的首席执行官一样在球场上，而所有的下属都在工作。它偶尔听一些闲聊，做出一个决定，然后就出去晒太阳了。
我们已经从对“裂脑”患者的研究中获得了一些关于意识如何产生的线索。切断胼胝体的外科手术是治疗严重顽固性癫痫患者的最后手段，对于他们来说，其他治疗方法均无效。很少有患者接受过这种手术，而且由于药物和其他治疗方式的改进，现在这种手术做得更少了。事实上，只有 10 位裂脑患者接受过充分的测试。纽约州罗切斯特市的神经外科医生威廉·范·瓦格嫩在 1940 年首次进行了该手术，此前他观察到他的一位严重癫痫发作的患者在胼胝体中长出肿瘤后得到了缓解。癫痫发作是由异常的放电引起的，在某些人中，这些放电会从一个半球扩散到另一个半球。人们认为，如果切断大脑两侧之间的连接，那么引起癫痫发作的电脉冲就不会从大脑的一侧扩散到另一侧。最大的担忧是手术的副作用可能是什么。它会创造出一个具有双重人格、一个头脑中有两个大脑的人吗？
事实上，这种治疗非常成功。大多数患者的癫痫发作活动减少了 60% 到 70%，而且他们感觉良好：没有双重人格，没有分裂的意识。大多数人似乎完全没有意识到他们的心理过程有任何变化。这很棒，但仍然令人费解。为什么裂脑患者没有双重意识？为什么大脑的两个半球不会因为哪个半球负责而发生冲突？是一个半球负责吗？意识和自我意识实际上位于大脑的一个半球吗？
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裂脑患者会做一些微妙的事情来弥补他们大脑连接的丧失。他们可能会移动头部，以便向两个半球提供视觉信息，或者为了同样的目的而大声说话，或者做出象征性的手部动作。只有在实验条件下，当我们消除交叉提示时，两个半球之间的断开才会变得明显。然后，我们能够证明两个半球的不同能力。
在我们了解这种手术后分离了什么之前，我们需要了解哪些东西继续被共享。存在仍然完好的皮质下通路。裂脑患者的两个半球仍然连接到一个共同的脑干，因此两侧都会自动接收许多相同的感觉和本体感觉信息，从而对身体在空间中的位置进行编码。两个半球都可以启动眼球运动，并且脑干支持相似的觉醒水平，因此两侧在同一时间睡眠和醒来。似乎也只有一个整合的空间注意系统，在大脑分裂后，该系统仍然是单焦的。注意力不能分散到两个空间上不同的位置。左脑不会注意黑板，而右脑则不会关注下一排的热门人物。呈现给一个半球的情绪刺激仍然会影响另一个半球的判断。
您可能在解剖学讲座中被告知，大脑的右半球控制身体的左半部分，而左半球控制身体的右半部分。当然，事情并没有那么简单。例如，两个半球都可以引导面部和近端肌肉，例如上臂和腿部的肌肉，但单独的半球可以控制远端肌肉（那些离身体中心最远的肌肉），因此左半球控制右手。尽管两个半球都可以产生自发的面部表情，但只有占主导地位的左半球才能自愿这样做。由于一半的视神经在视交叉处从大脑的一侧交叉到另一侧，因此来自双眼关注右侧视野部分的信息在左半球中处理，反之亦然。此信息不会从一个断开连接的半球交叉到另一个半球。如果左侧视野从右侧视野隔离地看到某些东西，则只有大脑的右侧才能访问该视觉信息。
自从法国神经解剖学家保罗·布罗卡的首次研究以来，人们也知道我们的语言区域通常位于左半球（少数左撇子除外）。裂脑患者的左半球和语言中心无法访问正在馈送到右脑的信息。考虑到这些，我们设计了测试裂脑患者的方法，以更好地了解在单独的半球中发生了什么，并已验证和了解到左半球专门负责语言、言语和智能行为，而右半球专门负责识别直立面孔、集中注意力和进行知觉区分等任务。
就注意力而言，半球在控制反射性和自愿性注意过程中的相互作用方式截然不同。可用的整体注意力是有限的。证据表明，反射性（自下而上）的注意力定向在两个半球中独立发生，而自愿性注意力定向则涉及半球竞争，控制权优先横向化到左半球。然而，右半球关注整个视野，而左半球仅关注右侧视野。当右侧顶下叶受损时，左侧顶叶仍然完好无损。然而，左侧顶叶仅将其视觉注意力引导到身体的右侧。没有大脑区域关注左侧视野中发生的事情。剩下的问题是，为什么这不会困扰患者？我快要讲到了……
左半球和智力
在人类大脑半球断开连接后，患者的语言智商仍然完好无损，他的问题解决能力也是如此。在自由回忆能力和其他表现测量中可能存在一些缺陷，但将基本上一半的大脑皮层与占主导地位的左半球隔离，不会导致认知功能发生重大变化。左半球仍然与其术前能力相同，但很大程度上断开连接的、大小相同的右半球在认知任务中严重贫乏。尽管右半球在某些知觉和注意力技能方面，也许在情绪方面也优于孤立的左半球，但它在解决问题和许多其他精神活动方面表现不佳。
两个半球在解决问题方面的差异在概率猜测实验中得到了体现。我们让受试者尝试猜测接下来会发生两个事件中的哪一个：是红灯还是绿灯？每个事件发生的概率都不同（例如，红灯出现的概率为 75%，绿灯出现的概率为 25%），但事件发生的顺序完全是随机的。
人们可以使用两种可能的策略：频率匹配或最大化。频率匹配将涉及在 75% 的时间内猜测红色，并在 25% 的时间内猜测绿色。该策略的问题在于，由于发生顺序完全是随机的，因此可能会导致大量错误——正确率仅为 50%——尽管也可能导致 100% 的正确率。第二种策略，最大化，涉及每次都简单地猜测红色。这确保了 75% 的准确率，因为红色出现的概率为 75%。大鼠和金鱼等动物会最大化。“庄家”在拉斯维加斯最大化。另一方面，人类会匹配。结果是非人类动物在这项任务中的表现优于人类。
人们采用这种次优策略的原因归因于即使在被告知序列是随机的情况下，也倾向于尝试在事件序列中找到模式。在达特茅斯学院，心理学家乔治·沃尔福德、迈克尔·米勒和我测试了裂脑患者的两个半球，以查看不同侧面是否使用了相同或不同的策略。我们发现左半球使用了频率匹配策略，而右半球最大化了！我们的解释是，右半球的准确率高于左半球，因为右半球以最简单的方式处理任务，而不尝试形成关于任务的复杂假设。
最近的测试甚至有更有趣的发现。它们表明，当呈现专门针对右半球的刺激时，例如在面部识别中，右半球会进行频率匹配，而左半球不是此任务的专家，则会随机响应。这种分工表明，如果另一个半球擅长该任务，则一个半球会将任务的控制权让给另一个半球。另一方面，左半球参与了人类在混乱中寻找秩序的倾向，并且即使面对没有模式存在的证据，例如老虎机，也坚持形成关于事件序列的假设。为什么左半球即使在它可能不适应的情况下也会这样做？
万事通左半球
几年前，我们观察到左半球的一些非常有趣的事情：我们已经从断开连接的右半球中引出了它如何处理它没有信息的行为。我们向一位裂脑患者展示了两张图片：一张鸡爪图片展示在他的右侧视野中，因此只有左半球看到了该图片，而一张雪景图片展示在左侧视野中，因此只有右半球看到了该图片。然后，他被要求从放在他面前的完整视图中的一系列图片中进行选择。在放在受试者面前的图片中，左手选择了铲子，右手选择了鸡。当被问及他为什么选择这些物品时，他的左半球言语中心回答说：“哦，这很简单。鸡爪和鸡搭配，你需要一把铲子来清理鸡舍。”在这里，左脑观察到左手的反应，但不知道它为什么选择该物品，因此必须解释它。它不会说“我不知道”。相反，它会在与其已知信息一致的背景下解释该反应，而它所知道的只是“鸡爪”。它对雪景一无所知，但它必须解释左手中的铲子。它必须从它的行为中创造秩序。我们将这种左半球过程称为“解释器”。
我们还尝试了对情绪变化进行相同类型的测试。我们向右半球展示了一个大笑的指令。患者开始大笑。然后我们问患者她为什么在笑。左半球的言语中心不知道为什么这个人会笑，但无论如何还是会说出一个答案：“你们这些人真有趣！”当我们通过视觉刺激在右半球中触发负面情绪时，患者否认看到了任何东西，但突然说她感到不安，并且是实验人员让她感到不安。她感受到了对刺激的情绪反应——所有自主神经系统的结果——但不知道是什么原因造成的。啊，缺乏知识并不重要，左脑会找到解决方案。必须建立秩序。第一个合理的解释就可以了：是实验人员做的！左脑解释器可以理解所有其他过程。它接收所有传入的输入，并将其组合成一个有意义的故事，即使它可能是完全错误的。
解释器和意识
因此，我们又回到了本文的主要问题。当我们由无数个模块组成时，为什么我们会感到统一？数十年的裂脑研究揭示了两个半球的专门功能，并提供了对每个半球内专业化的见解。答案可能在于左半球解释器及其寻求解释事件发生原因的驱动力。
1962 年，哥伦比亚大学的斯坦利·沙赫特和宾夕法尼亚州立大学的杰罗姆·E·辛格向参与研究实验的受试者注射了肾上腺素。肾上腺素激活交感神经系统，结果是心率加快、手部震颤和面部潮红。然后，将受试者与一位表现出欣快或愤怒行为的同谋接触。被告知肾上腺素作用的受试者将心跳加速等症状归因于药物。然而，未被告知的受试者将其自主神经唤醒归因于环境。那些与欣快同谋配对的受试者报告说感到兴高采烈，而那些与愤怒同谋配对的受试者报告说感到愤怒。这一发现说明了人类产生事件解释的倾向。当我们被唤醒时，我们会情不自禁地解释原因。如果有一个明显的解释，我们会接受它，就像被告知肾上腺素作用的那组人一样。当没有明显的解释时，左脑会生成一个解释。这是一种强大的机制；一旦看到，就会让人想知道我们有多少次成为虚假的情绪-认知相关的受害者。（“我感觉很好！我一定很喜欢这个人！” 他在想：“啊，巧克力起作用了！”）
尽管左半球似乎受驱动去解释事件，但右半球没有表现出这种倾向。对半球记忆差异的重新考虑表明了为什么这种二分法可能是适应性的。当被要求决定一系列项目是否出现在研究集中时，他或她的右半球能够正确识别以前见过的项目并拒绝新项目。“是的，有塑料叉子、铅笔、开罐器和橙子。” 然而，当新项目与先前呈现的项目相似时，左半球倾向于错误地识别新项目，这可能是因为它们符合其构建的图式。“是的，叉子（但它是银色的而不是塑料的）、铅笔（尽管这个是自动铅笔，而另一个不是）、开罐器和橙子。” 这一发现与以下假设一致，即左半球解释器构建理论以将感知到的信息吸收到一个可理解的整体中。
通过超越简单地观察事件来询问事件发生的原因，大脑可以更有效地应对此类事件，以防它们再次发生。然而，在这样做时，详细阐述（编故事）的过程会对知觉识别的准确性产生不利影响，就像对语言和视觉材料一样。然而，右半球的准确性仍然很高，因为它不参与这些解释过程。拥有这种双重系统的优势是显而易见的。右半球维护事件的准确记录，使左半球可以自由地详细阐述并对呈现的材料进行推断。在完整的大脑中，这两个系统相互补充，在不牺牲真实性的情况下实现详细的加工处理。
概率猜测范式也证明了为什么一个半球而不是另一个半球的解释器会是适应性的。两个半球以两种不同的方式处理问题解决情况。右半球的判断基于简单的频率信息，而左半球则依赖于形成详细的假设。有时这只是一种随机巧合。在随机事件的情况下，右半球的策略显然是有利的，而左半球产生关于随机序列的无意义理论的倾向对表现不利。这就是当您基于单个轶事情况建立理论时发生的事情：“我整晚都在呕吐。一定是那家新餐厅的食物不好，我在那里吃了晚餐。” 如果每个吃过您吃的东西的人都生病了，那么这个假设是好的，但如果只发生在一个人的身上，那就不是了。可能是流感或您的午餐。然而，在许多情况下，存在潜在的模式，在这些情况下，左半球从明显的混乱中创造秩序的驱动力将是最佳策略。巧合确实会发生，但有时真的存在阴谋。在完整的大脑中，这两种认知风格都是可用的，并且可以根据情况实施。
两个半球处理世界的方式的差异也可能为人类意识的本质提供一些线索。在媒体上，裂脑患者被描述为有两个大脑。然而，患者自己声称，他们在手术后感觉与手术前没有任何不同。他们没有任何双重意识的感觉，而双重意识是拥有两个大脑的概念所暗示的。两个孤立的半球如何产生单一的意识？左半球解释器可能是答案。解释器受驱动去生成解释和假设，而不管情况如何。裂脑患者的左半球毫不犹豫地为右半球产生的行为提供解释。在神经系统完整的人中，解释器毫不犹豫地为交感神经系统唤醒生成虚假的解释。通过这些方式，左半球解释器可能会在我们所有人中产生一种感觉，即我们是整合和统一的。
裂脑患者，一个大脑的两个半球彼此断开连接的人，不会发现大脑的一侧想念另一侧。左脑已经失去了对右脑管理的心理过程的所有意识，反之亦然。我们不会想念我们不再有权访问的东西。涌现的意识状态源于每一侧的能力，并且可能通过特定于相关能力的局部神经回路产生。如果它们断开连接或损坏，则没有涌现特性产生的底层电路。
我们拥有的成千上万甚至数百万个意识瞬间中的每一个都反映了我们正在“值班”的网络之一。这些网络遍布各处，而不是在一个特定的位置。当一个网络完成时，下一个网络就会弹出，而像管风琴一样的设备整天都在演奏它的曲调。使涌现的人类意识如此充满活力的是，我们的管风琴有很多曲调可以演奏，而大鼠的（例如）则很少。而且我们知道的越多，音乐会就越丰富。