脑科学家会告诉你，人类生物学，甚至可能是所有科学面临的最大问题是破解意识密码。这意味着要解决长期以来棘手的脑-心难题：我们物质的大脑——已知最复杂的物理系统——是如何产生我们非物质但至关重要的意识的？神经科学家和哲学家们就如何解决这个谜题，甚至它是否可解争论不休。有些人说意识是虚幻的。（试着反驳这一点——真是令人头疼。）另一些人说意识存在，但其复杂程度超出了人类的理解范围，就像量子力学对猴子来说一样。还有一些人认为，只有当我们发现可能揭示其创造的新物理大脑定律时，意识才会揭示其秘密。
克里斯托夫·科赫反对所有这些怀疑论。作为该领域的世界领导者之一，加州理工学院的神经科学家克里斯托夫·科赫认为，意识是明显的物理现象，可以用现有的神经学理论来描述，并且他正在走向解决它的道路。他在合作者方面获得了一些宝贵的帮助，例如麻省理工学院的神经网络和人工智能大师托马索·A·波吉奥，以及他已故的朋友和长期合作者弗朗西斯·克里克灌输的一些持久的灵感，弗朗西斯·克里克与詹姆斯·D·沃森一起获得了诺贝尔奖，因为他们发现了DNA的双螺旋结构。科赫说，找到答案的关键在于追踪神经元的活动——“神经关联物”——最简单类型的意识，即对我们所见事物的意识。“我的一些同事认为我很天真，”科赫评论道，“这种相当狭隘的关注不会揭示其工作原理。他们可能是对的。但作为一名科学家，我认为这是解决这个问题最可能的方法。”
科赫的这种信念部分来自于历史，在历史中，生物学的重大问题往往通过关注简单的系统而得到解决。奥地利僧侣格雷戈尔·孟德尔通过拼接豌豆植物发现了遗传机制；英国博物学家查尔斯·达尔文在藤壶、鸟类和狗的繁殖中看到了自然选择的运作。最近，神经科学家埃里克·坎德尔因研究海蛞蝓揭示了记忆的微生物学而获得了2000年诺贝尔奖。科赫认为，定义最简单的视觉意识背后的机制，也可能为理解更高层次的意识打开一扇门。他因加州理工学院的高度支持性环境而感到鼓舞，他在那里领导计算和神经系统项目；他的实验室里有20人的努力；以及他从与许多同事分享想法中获得的激励，从坎德尔到法国著名的INSERM神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪恩，他们认为他走在正确的轨道上。
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另一位科赫的仰慕者是神经学家和作家奥利弗·萨克斯，自从克里克在1990年代后期将他们介绍认识以来，他就认识科赫。萨克斯承认自己对视觉意识的痴迷存在偏见，他认为科赫的探究是解决意识问题“最令人着迷和最有希望的方法”。“它具有出色的直接性，”萨克斯说。“凭借他的精力和思维敏捷性——嗯，你必须给这个人一个极好的机会。”
耶——吼！
科赫的精力确实惊人。他将头发染成橙色和紫色，并穿着相同色调的衣服，所有这些似乎都是他炽热的智慧和如此深刻的身体躁动不安的自然延伸，以至于在他40多岁时——他现在48岁——他开始跑马拉松和攀登巨大的悬崖。他尽可能经常在约书亚树国家公园高耸的石板上攀岩，该公园位于加州理工学院帕萨迪纳校区以东两小时车程的地方，他还攀登了优胜美地国家公园的大岩壁，包括埃尔卡皮坦峰3000英尺高的山壁。他说话很快，并添加了许多手势。
科赫是德国外交官的儿子，出生于密苏里州堪萨斯城，在德国、阿姆斯特丹和摩洛哥长大，听起来像一个聪明的阿诺德·施瓦辛格。当提到意识时，他经常用指尖揉搓他五彩斑斓的头顶，他长长的手臂高高弯曲在他六英尺四英寸的身躯上方。他总是显得很匆忙，但又全神贯注。在研究意识方面，他似乎找到了理想的主题。他在智力上热爱它，认为它是可以想象的最引人入胜和最迷人的科学问题。他在现象学上热爱意识，认为它是一种值得体验的东西。
当我第一次听到他的牛仔叫喊时，我意识到了这一点，那是在纽约市漫长的一天快结束的时候。他曾在纽约大学向哲学家们做了两次讲座，参观了那里的神经科学实验室，然后跳过晚餐，在第五大道附近的纽约科学院官邸做了一场引人入胜的演讲，之后他回答了目瞪口呆的听众两个小时的提问。最后，他逃脱了，我们乘坐出租车前往市中心的帕斯蒂斯，这是一个时尚的西村小酒馆。我们挤到酒吧，点了啤酒。啤酒，连同充满时尚人士的充满活力的房间和晚餐的前景，都让他非常高兴，以至于他发出了一声令人毛骨悚然的尖叫：“耶——吼！”我环顾四周，但喧闹的人群中没有人介意。科赫笑着举起啤酒碰杯。“太棒了！”他喊道，指着周围快乐的景象。“我喜欢它！”
当科赫开始调查意识时——在他20多岁后期，刚到加州理工学院且尚未获得终身教职时——他被反复告知，追求意识理论是职业自杀。抛出这样的挑战很可能更激发了科赫的动力。自那时以来，科学也发生了变化，神经科学的爆炸式发展，特别是对各种精神状态的物理基础进行成像的能力，使这个问题更易于解决。研究人员每个月都会在感觉和感性之间晦涩的链条中找到新的联系。大多数研究人员认为，有人会在未来25年内，甚至可能在未来十年内将所有这些联系起来。无论谁做到这一点，都很可能获得诺贝尔奖。
科赫通过与克里克的合作永久地投入到意识研究中。在1953年共同发现DNA结构后，克里克在英国从事微生物学和胚胎学研究又工作了二十年，然后在1976年接受了在加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所工作的邀请。他到达后不久就对意识问题产生了兴趣，认为这是生物学中伟大的未解之谜。他和科赫在三年后于德国图宾根的马克斯·普朗克生物控制论研究所相遇，当时科赫正在那里完成神经处理方面的博士学位。1986年，当科赫加入加州理工学院教职员工（这使他离索尔克研究所只有两个小时的路程）时，两人开始了关于意识的对话，这种对话迅速发展成为持续的合作，包括无数的电话、访问、晚餐和许多联合出版物。
这是一个丰富的伙伴关系，其中相似之处超越了差异。当时的克里克是一位非常杰出的70岁老人，一位永远彬彬有礼且非常英国化的存在。科赫比他年轻40岁，似乎非常浮夸。但他们都具有思维敏捷性和智力上的离经叛道精神，欣赏彼此的机智和热情，并坚信有纪律的、以结果为导向的科学可以解决这个模糊的问题。
克里克去年夏天去世了。科赫不断地想念他。“我经常发现自己，在听到一个新的实验或一个新的想法后，会想到这就是弗朗西斯所热衷的，”他说。“我会打电话告诉他这件事，他会温和地责备我，或者变得好奇并问很多问题。与我认识的任何科学家相比，弗朗西斯都能专注于最重要的点，但如果有什么暗示这个想法是错误的，他愿意放弃它。很少有人能做到这一点。他总是对去哪里有确定的感觉。”
科赫和克里克早期同意关注视觉意识，科赫今天仍然保持着这种关注。他不是在追求更高层次的意识，那种意识使我们能够做梦、想象一系列事件或思考抽象问题。相反，他寻求的是产生对特定景象意识的神经元集合和生理过程。这是一个简单但极其复杂的议程——科赫希望，这是一个进入意识迷宫般运作的干净入口。意识到看到某物需要多个大脑区域的协调工作。假设你沿着公园的边缘散步，欣赏着街道对面的建筑物，这时一只鸟进入了你的视野。你的视网膜向视神经和丘脑（靠近头部中心）发射脉冲，丘脑将感觉输入传递到皮层处理区域。然后，脉冲继续移动到大脑后部的初级视觉皮层，称为V1。但你仍然没有意识到这只鸟。
科赫断言，这种情况只有在与鸟类相关的神经元临时联盟与其他与争夺你视觉注意力的其他物体相关的联盟之间竞争时才会发生——你正在欣赏的建筑物，沿着公园街道驶来的红色汽车。根据科赫的估计，每个联盟不仅会调动丘脑和V1，还会调动大脑后部视觉皮层的其他部分，以及皮层柱——垂直穿过皮层六层的神经束——在内侧叶、颞叶和额叶中。这是一场赢者通吃的竞赛。如果这只鸟足够引人注目，或者你喜欢鸟类，那么它的神经元联盟就会胜出，它会进入并主导你的视觉意识：你停止欣赏建筑物，转而观看鸟类。[要体验这种神经元竞争，请参阅对页上的方框。]
我们为什么需要这种意识？科赫说，为了充当现实的某种“执行摘要”，使我们能够迅速有效地采取行动。他推测，这种意识在哺乳动物的某个时候发展出来，因为显式的注意力意识在寻找食物、发现和躲避捕食者以及（后来）进行社会互动方面赋予了进化优势。尽管我们随后进化出了用于语言、长期计划和抽象思维的更高意识功能，但这种简单的视觉意识是首先出现的，并且很可能最容易进行研究。
终极攀登
科赫和克里克的策略源于对现代神经科学的仔细研究和富有想象力的思考。在过去的十年中，更大的神经科学和心灵哲学界已经开始认为这种策略是揭示意识最有希望的经验方法之一。科赫现在必须努力实现这一承诺。因为他着眼于大局（即使是以集中的方式），他必须跟踪、评估和解释神经科学中的每一项重大发现。他自己的大部分研究都集中在识别形成神经通路的特定节点和链接，这些神经通路过滤和创造特定的视觉感知（感知的心理结果，与感知行为不同）。他的工作经常涉及尖端工具，例如脑部扫描、脑电图和神经元探针，以研究猴子或人在观看物体、面孔或感知技巧时的状况。
随着这些研究将特定的意识感知与特定的神经元活动联系起来，科赫必须找到方法通过在动物身上，并最终在人类身上，开启和关闭可疑的神经元来测试这些相关性。这种“切换”方法目前涉及电刺激或神经冻结；未来的技术可能包括刺激基因以暂时停止来自目标神经元的传输。在过去五年中，科赫和其他人在所有这些领域都取得了显著进展。但这是一种不可预测的工作，走错路的可能性困扰着他们所有人。
科赫似乎因挑战而充满活力。实际上，他似乎对一切都充满活力。在帕斯蒂斯，他很容易坚持到午夜，靠鲈鱼和一瓶博若莱葡萄酒补充能量，直到饭后甜点，手里拿着一杯雅文邑，他讲述了他在几年前孩子们离家上大学时是多么沮丧。
“哦，太可怕了！”他笑着说，说话速度和以往一样快。（科赫不使用逗号。）这引发了经典的中年危机，当然我应该买一辆跑车，然后和一个学生私奔。但我没有。我的妻子买了一辆跑车。一辆保时捷。我买了一个新厨房——新橱柜、灶台、黑色大理石台面。”他挥舞着双手，沿着适当的平面放置橱柜和台面。“但这还不够。房子太安静了。即使有三只狗。所以我去攀岩。”
“他们现在已经死了，”我告诉他，“1982年在珠穆朗玛峰上失踪了。”
“但仍然，”他说。他入迷了，摇着头。“看看这个。这是博德曼和塔斯克攀登高里三喀峰的刀刃山脊——他们不知何故完成并幸存下来的疯狂攀登。我的意思是，做这件事——你能想象吗？多么了不起的事情！我喜欢它。”科赫太高兴了，他打了我的胳膊一下，又发出了一声牛仔叫喊。然后他走向雪地深处。