作者：美国《科学新闻》杂志社（ScienceNews）
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
人体与大脑试读：
内容简介
电子工业出版社与美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）及其出版的《科学新闻》杂志（Science News）倾力合作，陆续推出“科学新探索”丛书，《人体与大脑》正是该丛书的第八本书。本书介绍了人类科学家对人体与大脑众多未解之谜的不断探索，让我们用新的视角来看待和认识日常生活中一些最基本的能力和问题。《人体与大脑》一书的文章均选自近几年《科学新闻》杂志中尤为精彩、受读者欢迎且值得阅读的文章。《科学新闻》杂志是美国专业、全面、及时的科学新闻来源之一。
序言·PREFACE
我们是谁？这个问题很大程度上取决于我们头部这三磅重的器官——大脑。如果身体是汽车，那么大脑就是司机，掌控着我们的行动，指引着我们的反应。尽管科学家们对大脑所知不少，但还有许多未解之谜。神经科学家们对指引我们行为的神经回路、外伤造成的脑损伤、疾病和衰老等问题的认识一直在加深，不断取得重要进展。研究人员在寻找新的方式让大脑成为更好的“司机”，在这个过程中，他们发现了新的古怪问题，并加深了对未解之谜的了解。
意识就是个大大的未解之谜。虽然哲学家们长期以来都被自我觉知的问题所困扰，但科学家们直到最近才终于承认这个题目的合理性，才把其纳入研究视野。观察不同状态下的大脑——从完全清醒，到麻醉，再到睡熟——研究人员剥离出意识表现，把其作为一种神经学现象。举例来说，另有一些新的研究，追踪了外界对大脑的刺激，来确定明亮的红苹果的图片是在什么时候进入意识的。本书的第一章探讨了最新、最大胆的想法，其表明意识可能是从大脑里丰富的信息之间的关联中形成的。
近年来，大脑里的连接格外受人关注，有不少神经科学家团队都在开发全新的工具和技术，来绘制标示出各个神经元之间各种关联的图谱。这不仅仅关乎大脑的脑区，更关乎那些脑区之间的连接。强连接或者弱连接至关重要，意味着不同的生命质量：从疼痛中复原还是饱受疼痛之苦，学习新技能还是失去旧技能，优雅地老去还是罹患阿尔茨海默和帕金森这样的疾病……
对于神经连接更深刻的理解，可能也会产生新的洞见，让我们用新的视角来看待认识日常生活中一些最基本的能力和问题，比如睡眠和记忆能力，应激和成瘾问题等，甚至还有一些方法来利用大脑通信，控制电子装置，给瘫痪的人带来自由。
但我们大脑并非一直都掌控全局。有时候，是我们的身体来当司机。比如说，第六章的一个故事，讲述了我们的饮食如何影响我们的大脑。某些食物会影响某些脑区，会让我们更饥饿、更冲动、更难注意到卡路里的量。这只是身体和大脑之间来回往复、不断互动的例子之一。
归根到底，此间的关系错综复杂，并不是一条单行线。美国《科学新闻》杂志社（Science News）2017年11月
美国科学与公众协会（The Society for Science &the Public）介绍
美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）是美国历史悠久的非营利机构之一，致力于鼓励公众参与科学研究和科学教育。美国科学与公众协会成立于1921 年，总部设在华盛顿特区，实施会员制。作为倡导公众了解科学、重视科学的前沿阵地，协会始终坚持传播科学在人类进步过程中所起到的重要作用。
美国科学与公众协会以“传播知识、教育公众、启迪智慧”为宗旨，发起了众多备受赞誉的教育类竞赛，比如英特尔少年科学天才奖、®英特尔国际科学与工程大奖赛、博通MASTERS 国际中学生科学与工程设计竞赛。此外，协会出版的《科学新闻》杂志（Science News）和《科学新闻（学生版）》杂志（Science News for Students）也屡获大奖。协会拥有近9 万订阅会员，网站每年吸引1500 万用户，拥有近400 万社交媒体粉丝，以及5 万名参加过科教竞赛的选手。不仅如此，协会还得到了众多慈善人士、一流公司和基金会以及其他机构的鼎力相助。
如果您想了解美国科学与公众协会的更多信息，请访问其官方网站societyforscience.org，也可以在脸谱网（Facebook）或推特（Twitter）上加关注。
美国《科学新闻》杂志（Science News）介绍
美国《科学新闻》杂志（Science News）由非营利机构美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）出版，出版地为华盛顿特区。纸质版《科学新闻》杂志（Science News）为双周刊，同时开通了每日更新的新闻网站 （www.ScienceNews.org）。
纸质版《科学新闻》杂志拥有超过 9.3 万的付费订阅者，网站年独立访问量高达 1200 万。此外，《科学新闻》杂志在社交媒体上也十分活跃，拥有 220 万脸谱网粉丝和 150 万推特粉丝。《科学新闻》杂志已有 94 年的历史，一直致力于为公众提供值得信赖的科学信息。1922 年，报纸出版人爱德华·W.斯克里普斯（Edward W.Scripps）创办了《科学新闻》杂志，最初名为Science News-letter，这是美国第一份旨在为公众提供客观严谨的科学新闻的出版物。如今，《科学新闻》杂志的使命依然没有改变，始终以“传播育人”为己任，继续将各个科学领域的重要发现传递给公众。《科学新闻》杂志由顶尖的团队撰写、编辑和设计，面向科学爱好者、希望更深了解前沿科学成果的学者，以及时刻关注其他领域发展的科学家。《科学新闻》杂志多年来屡获大奖：
●由美国杂志Folio 主办的“埃迪和奥兹奖”（2013，2014，2015）
●华盛顿科学作家协会“新闻摘要奖”（2012，2013，2014，2015）
●威比奖 （2014）
●美国物理联合会“科学传播奖”（2013，2014，2015）
●美国环境记者协会“ 戴维·施托尔贝格功勋奖 ”（2012）
●美国气象学会“大气及相关科学杰出新闻奖”（2009，2013）
●科维理/美国科学发展协会“儿童科学新闻奖” （2009）I认识自我：神经活动、大脑和意识Know Thyself: Neural Activity, Brain and Consciousness也许意识终有一天会理解自身汤姆·齐格弗里德
人类大脑非常善于理解问题，除了它本身。
能够进行精巧推理的大脑肯定会很复杂——以至于需要更精细的大脑去理解其是如何工作的。但要理解更精细的大脑，也会更加艰难。大脑越来越聪明，因而也越来越复杂，要解释其是如何工作的，就变得更加困难了。人类大脑是奇妙的构造，只是没有奇妙到足以解释其一切奇妙的能力而已。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：Jim Webb
实际上，人类大脑对其如何工作的已经有很多理解了。很多分子和细胞机制是思想、学习和记忆，甚至情感的基础，已经被详细地阐述过了。但是仔细分析这些机制，并不能让科学家说出为什么这台机器能持久地感受到自身？其如何产生自我意识感（乃是对自我意识的意识），人们一般称其为知觉。
几千年来，哲学家们已经把握了意识，试着去分辨心灵和身体之间的差异，或者去说明，这样的差异，乃是幻觉。但是只有在这个千年，科学家才利用坚实的科学数据，以一种严肃的方式参与了这些论辩。
从这点出发，劳拉·桑德斯（Laura Sanders）探讨了意识研究，他用三篇系列文章，描述了人们为揭开头脑的神秘面纱而做的努力。长期以来，被神经科学家视为禁忌的意识话题，最终进入了科学探索的合法区域。研究结果开始积累，而理论家对意识的解释，开始从哲学思索转向定量的概念和方程。
建立意识理论的一条共同的主线，就是信息的作用。利用信息论的数学，科学家已经开始掌握了意识测量的方法，让其更易于鉴别，也许会在某一天，创造一个非生物的信息加工系统。有意识的计算机——这种前景，可能会吓到电影《终结者》的粉丝（或者，年纪稍长的，可能会是《巨人：福宾计划》的粉丝）。尽管如此，如果能看到一台有意识的机器，能理解自己是如何工作的，将会是件很有意思的事。意识的标志
大脑的特征性活动引导科学家接近意识的宝座劳拉·桑德斯
人类最敏锐的心灵，已经理解了大自然的某些最深刻的秘密。为什么太阳普照？人类如何从单细胞生命进化而来？为什么苹果会落到地上？人类已经设计并建造出巨大的望远镜，可以看见几十亿光年之外的星系，还有显微镜，能照亮单个原子的轮廓。但是让这些光芒万丈的科学见解和伟大的成绩成为可能的特质，却依然很神秘：意识。
虽然对被意识掌控的人们来说，某种程度上，其对意识非常熟悉，但与此同时，人们对意识也是全然陌生的。解码大脑的秘密图谋——它们如何创造心灵——乃是科学界面临的最终的主要挑战之一。
长期以来，这个特别的问题被认为是低级趣味，人们会对其进行哲学沉思，但始终处于真正的科学之外。低声说低级话语（C-word），受到文雅的科学界的轻蔑。
到了20世纪末，人们的看法随着某些受人尊敬的科学家开始大声说低级话语而发生改变。最初，这些讨论撩起人们的好奇心，但却是模糊不清的：就像孩子模仿大人说脏话，但不知道这些话的意思。科学家们在猜测意识是什么，却没有掌握实际的数据。尽管一段时间后，研究人员开发出了方法，利用仪器向内探究，来研究这些特别的东西。
今天，对很多科学家来说，意识研究已经成为一种热情，不仅仅是那种说顽皮话带来的兴奋感了。数据洪流涤荡着脑科学家们的头脑，这远远地超越了他们的直觉，这让关于意识本质的讨论第一次成为基于证据的有意义的讨论。“你并非注定就行走在那只有哲学和猜测的认识论的迷雾之中，”加州理工学院（Caltech）和西雅图艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science in Seattle）的神经科学家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）说，“过去是一团迷雾，但现在我们能用实验方法来动手解决这些问题，利用美好的、古老的科学手段，设法来扫清迷雾。”
从这些工作中积累而来的知识，能把研究人员带入一种丰富的发展循环。新的实验结果已经在引导意识的概念的理论发展，其本身已经做出一些预测，而且可以用更精确的试验来检验这些预测。最终，这些新的见解可以回答很多问题，比如动物，或是互联网，或是下一代iPhone是否会拥有意识的问题。
虽然精细的定义依然晦涩难懂，不过用简单的话说，意识就是你晚上熟睡之时会失去、你早上清醒之时会得到的东西。一个完全清醒并且能构筑体验的大脑，可以说是完全有意识的。
研究人员比较了这类大脑和其他不同的知觉状态的大脑，鉴别出了一个意识清醒的大脑所需的某些关键要素。“在寻找这些关键要素的过程中，我们决定去研究重大的意识改变。”威斯康星麦迪逊大学的朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）说。他和其他人在研究麻醉甚至昏迷状态下的熟睡的大脑，寻找能让整体意识水平升高或降低的调节开关。
仔细研究与这类意识水平相应的大脑变化，促使某些科学家去探究大脑深处的中枢，这个中枢被称为丘脑，这个结构负责发送并接收川流不息的神经信息。其他有关意识的线索来自大脑所产生的特殊的电信号，当大脑察觉到外界的事物时，就会产生电信号。但意识有赖于很多区域和信号的协作，而不是某个特殊的动作，或是某个统领全局的脑结构。关键可能在于大脑里数万亿连接的精细复杂的涨落起伏。
活动枢纽
严重受损的丘脑成了美国第一例主张死亡权利的斗争的核心。1975年，21岁的凯伦·安·昆兰（Karen Ann Quinlan）心脏病发作，这让她陷入无反应、无意识的植物人状态达十年之久。她最终自然死亡，尸检发现了令人惊讶的消息：昆兰的大脑皮质，似乎相对完整，未受损伤，这是大脑的外层，思想就在这里形成，但丘脑损坏了。
丘脑由两个知更鸟蛋状的结构组成，居于脑干上方要充当大脑中最忙的“大忙人”，这个位置很完美。这是眼睛、耳朵、舌头和皮肤的刺激进入大脑的第一站。丘脑就像一位接线员，收集到来自特定感官的信息后，就沿着特殊的神经纤维发射信号，把正确的信号和大脑布满褶皱的皮质上的正确的区域连接到一起。
这些强连接，连同从植物人状态的病人身上得到的证据，让丘脑成了可能承载意识的宝座的头号嫌犯。举个例子，2010年《神经创伤杂志》（Journal of Neurotrauma）发表过一个研究，发现植物人身上有丘脑萎缩的现象。“不但丘脑本身受牵连，甚至它的连接——输送神经信号的白质束——在神智不完全清醒的人身上似乎也有功能失调。”研究人员在2011年的《神经图像》（Neuro Image）上发表报告说。“我忍不住想，关于功能回路，有些基本的东西存在，”圣地亚哥神经科学研究所的神经科学家大卫·埃尔德曼（David Edelman）说，“有一个基本的环存在于……丘脑和皮质之间。如果这些连接切断，如果你损坏连接，那个人就不会有意识了，永远不会有，不论以什么标准来衡量。”
最令人吃惊的一条指向丘脑的证据，来自一位已有六年都处于最低意识状态的病人偶尔进入或出离意识。医生对他实施了手术，把电极植入他的脑中，以刺激丘脑，手术之后，这个人开始对指令做出更一致的反应，能活动肌肉，甚至讲话。
但是丘脑在意识中发挥的作用，并不是一目了然的。它与大脑其他部位的连接，如蜘蛛网般复错综杂，而它的作用也像那些连接一样复杂。“丘脑有两个灵魂。”加州大学洛杉矶分校的神经科学家马丁·蒙蒂（Martin Monti）说。一个灵魂接收直接来自外界的信息，而另一个灵魂接收来自大脑其他部位的信息。“其实，有更多的连接是从皮质回到丘脑，”他说，“ ‘大脑里闲聊’有好多。”
有大量信息从皮质流入，可能意味着丘脑只是个非常灵敏的皮质行为读出器，就像一篇发表在2007年《麻醉学》（Anesthesiology）的报告所暗示的那样。研究的参与者们都处在麻醉状态，皮质的活动并不稳定，但丘脑依然正常运作了10分钟左右。如果丘脑是意识的最终裁决者，那么丘脑行为的变化，应该要先于皮质行为的变化。
丘脑可能是作为意识的测量仪，而非传动器。同样，温度计能告诉你，得拿件外套穿，但事实上不会让天气变凉；丘脑可以告诉你，这个人有意识，但丘脑不会让意识产生。
读波
有些研究人员关注的是皮质上起伏波动的长距离扩散的脑波，而不是丘脑本身。在这样的波动里，一个被称为γ波的电信号得到了很多关注。这些脑波有时候是从丘脑扩散而出的，由行为相似的神经细胞群的复合电活动生成。γ波在大脑里传递，速率大约为40赫兹每秒；其他脑波——比如说那些被认为是极度专注或者说注意力的标志的波——要慢一点。
在像记忆、注意力，聆听声音或是看见物体这样的心理过程中，都发现过γ波的存在。还有研究发现，快速动眼睡眠（REM）中也有γ波的出现，这个阶段的标志是频繁做梦。
这种关联使得某些研究人员提出，γ波把不相干的情景片段结合到一起——舷窗外的阵阵轰鸣，清爽的微风，和黑色的拉布拉多狗的记忆——使之成为一种统一的湖上乘船体验。
但是某些新的数据发现，信号也会在没有意识的情况下出现，因此人们对γ波在意识中的作用产生了疑问。包括托诺尼在内的一组研究人员监测了人在麻醉状态下的大脑中的电信号。八位健康人接受了二丙泊酚（强效麻醉剂，迈克尔·杰克逊用来睡觉）麻醉，他们在麻醉状态下，γ波确实增强了。该团队在去年的《睡眠》（Sleep）杂志中发表了报告。显然，虽然意识减弱了，但是γ波持续存在。
特殊的大脑信号，比如说γ波，可能是意识的重要的表现，但不是大脑里主要的驱动力量。“我可以把γ波放进任何机器，”托诺尼说，“但这么做，并不会让机器有自主意识。”图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：E.Otwell
思想的不同层级 典型情况下，觉醒就会有觉知——尤其是在正常的意识状态下（粗体字）。昏迷或全身麻醉的人，在两项测量上的得分都低，看起来像无觉知迹象的熟睡。有时候，觉醒和觉知会相互分离，比如说持续的植物人状态。这种情况下，人看来是觉醒的，有时候甚至能动，但是不能觉知周围的环境。
这同样适用于丘脑这样的脑结构，还有科学家们关注的其他脑区，其中包括顶叶和额叶皮质、脑干里的网状激活系统，以及被称为屏状核的那薄薄的扁平状结构。
意识清晰的大脑在运行的时候，究竟有哪些要素在参与？对此，精微的见解越来越多，这让一些科学家有了新的怀疑：也许在大脑里，成为意识的基础的根本不是一种东西，而是一种过程。信息一直都以复杂的模式活跃在大脑各处，就好像是数以万亿的小弹珠，同时掉进弹珠机，每一个弹珠都沿着规定好的、负责关键任务的路线移动。可能就是这种恒常的信息流动，创造了意识——而信息流的中断，会破坏意识。
关键的连接
寻找信息流中断的信号的一个方法，是在二丙泊酚起效之际进行大脑扫描。2011年7月发表在《神经图像》上的一个研究报告称，该研究给18位健康志愿者打上麻醉药，用功能性核磁共振成像（functional MRI，fMRI）脑扫描仪进行扫描。fMRI是通过测定脑血流来近似地了解脑区活动：哪个脑区越忙碌，该处的脑血流就越丰富。“深度麻醉的时候，有些在正常情况下会协同工作的脑区丧失了同步性。”比利时列日大学的杰西卡·施勒夫（Jessica Schrouff）和同事报告说。特定脑区内部，以及相距遥远的脑区之间的交流，都变得支离破碎了。
把植物人状态的病人和健康志愿者做了比较之后，列日大学的梅兰妮·波利（Mélanie Boly）和同事发现，植物人也表明有脑连接的中断。给受试者听一系列的音调，大多数都很相似，但偶尔会有奇特的“怪”调出现，大脑会有明显的反应。这种初始的大脑反应，在植物人状态的病人身上是正常的，如EEG的监测结果所示。
信号似乎是从大脑的听觉区域传递到皮质上其他区域，但是信号在那里停了下来。和健康人不一样，从皮质上不同部位发出的、像弹珠一样移动的信息，无法回到最初对音调有响应的听觉区域。该团队在去年五月的《科学》上发表了这一报告。
是什么导致了这种断开，原因并不清楚。可能的疑凶和其看上去一样违反直觉——也许是同步性的过载，德国汉堡-埃普多夫大学医学中心的诺特祖普（Gernot Supp）在2011年12月的《当代生物学》（Current Biology）上发表了报告。在麻醉药起效的时候，很多脑区采取了缓慢的、统一的行为。这种同步性过强（hypersynchrony）的行为和它的名字一样，可能是麻醉药压制大脑里来回传递的信息的方法之一。
意大利米兰大学的托诺尼，马塞洛·马西米尼（Marcello Massimini）和同事决定直接处理大脑，而不只是观察大脑行为，推测其连接情况。团队想到利用一种被称为经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，TMS）的技术来电击一小块大脑，并用电极对所产生的信号进行监测。“基本上，这触发了大脑皮质上的反应链，”马西米尼说，“就像是我们用这个脉冲来敲击大脑，然后我们见到这种敲击是如何传播的。” 就像池塘里的涟漪，来自TMS的反响（reverberation），在健康的、警觉的人的大脑里，是一种复杂的、广泛传播的模式持续大约300毫秒。
在大脑处在深度睡眠状态的时候这种复杂的表现也会大为简化。这个信号在其开始的地方会很快消退，大约150毫秒后信号消失，而不像食物色素滴落水中，先搅浑周围然后消失那样，从一种形态变成另一种形态。在麻醉的大脑中，也见到了同样简化的模式。“要是敲击木头桌子，或者敲击没装东西的空桶，你听到的声音是不一样的。而要是敲击健康的有意识的大脑，你会听到一个非常复杂的声音。” 马西米尼说。
马西米尼、托诺尼和同事近来发现植物人状态的病人身上有同样的响应受阻的情况。团队测试了五位植物人，五位最低意识状态的病人和两位完全有意识但不能活动的病人（这种状态被称为闭锁综合征）。很大程度上，闭锁综合征的病人和最低意识状态的病人表现出了复杂且持久的大脑信号，和完全有意识的人类似。但是植物人的大脑显示出短暂的、停滞的信号，该团队在1月的《大脑》（Brain）上发表了在线报告。
大脑的这种明确差异，终有一天能帮助诊断那些拥有少许意识但是不能与医生交流的患者。当研究人员对五位新的病人进行实验，这些病人昏迷几个月之后成了植物人，五个人里面有三个恢复了意识。在医生看到临床症状改善之前，他们所使用的方法提高了大脑的连接水平。
马西米尼认为，在这个阶段，在某种程度上，测量的手段很粗糙，但是进一步的改进，可能会让医生更好地评估意识的水平。
观察大脑里的这些大范围的变化，可能会给那些对意识的含义苦思不得其解的科学家提供新的思路。其他的灵感很可能来自科学家在不同方面开展的意识研究：大脑是如何利用许许多多的小片段，比如说苹果脆甜的口感，落叶的沙沙声以及喜悦之感，来构建完整的经验的。“从多个不同的角度来研究意识是最终理解意识的最好的办法。”英国伯明顿的赛克勒意识科学中心（Sackler Centre for Consciousness Science）的神经科学家阿尼尔·赛斯（Anil Seth）说。
同样地，既然无法对“生命”做出一种单一的、明确的定义（生长、繁殖或健康的新陈代谢均适用），那么意识也许原本是很多不同寻常的现象的集合，赛斯说：“如果我们能解释意识的不同方面，既然意识在宇宙中普遍存在，我希望它开始看起来不那么神秘。”作为象征符号的自我
意识具有循环性，科学家在研究自身时栽了跟头汤姆·齐格弗里德
弗朗西斯·克里克（Francis Crick）步入科研生涯时，他是利用“八卦测试”来选择专业方向的。他注意到自己最喜欢两个话题——遗传的分子基础和大脑的奥秘，他决定先处理生物学上的分子。1953年，克里克与合作者詹姆斯·沃森一起，鉴定出了DNA的分子结构，为现代遗传学奠定了基础。
四分之一个世纪之后，他觉得是时候试试没走过的路，于是把注意力转向了大脑——具体来说，就是意识之谜。
最初，克里克相信，解答意识的奥秘会是一种引人注目的洞察，类似于DNA的双螺旋结构解释了遗传机制。但是不久，他就意识到意识问题要艰难得多。理解DNA比较容易，因为其在生命的历史上出现较早；就如我们所知，遗传复制的双螺旋模板标志了进化的开端。而另一方面，意识则代表了进化的顶点，是千万年来生物化学信息处理的复杂性不断加强的结果。“双螺旋很简单，可追溯到生命的起源，那时候，事情不得不简单，”克里克在1998年的一次访谈中说，“大脑里有没有类似的东西还不清楚。”
实际上，破解意识肯定比描述DNA的动力学要更困难，这已经相当清楚了。克里克本人花了二十多年的时间，试图解开意识之谜，他孜孜不倦地工作，直到2004年过世。他的合作者，加州理工学院的神经科学家克里斯托夫·科赫，直至今日，仍在继续他们的工作，正如很多科学家也仍在继续类似的工作——鉴别构建意识的生物学过程，并解释那些过程，是如何以及为何产生主观的持久的身份认同感、自觉性和经验的统一，以及科学家和哲学家一直都想了解、争论不休、有时甚至做出解释的“对自觉性的觉知”的问题。
迄今为止，大家对别人的工作都不满意，但是，还是有些进展的：理解了大脑是如何加工信息的；把伴随有特定的意识认知的神经活动定位在不同的脑区上；领会了觉知、注意力和主观印象之间细微的差别。虽然已有了这些进步，意识问题依然属于可能永远无法解决的问题之一。
也许，那是因为意识问题本质上与另一个著名的问题类似，事实上那个问题已经被证明是无解的：找到一个自洽的可推导出一切数学的公理集合。就像奥地利逻辑学者库尔特·哥德尔（Kurt Go¨del）在80年前所证明的，这样的公理系统是不可能的；任何像算术一样复杂的系统，都包含有不能在这个系统内证明的真命题。
哥德尔的证据来自对数学命题的自我指涉性（self referential）的深刻洞察。他说明了，一个指向自身的体系。如何造成悖论，悖论不能在逻辑上得到解决——所以原则上，某些问题是不可能有答案的。在某种程度上，意识也有相同的逻辑处境。究其核心，意识是指向自身的觉知，是自身的自我存在感。试图来解释意识的正是意识本身。
自我指涉、反馈回路、悖论和哥德尔的证据，都在侯世达（Douglas Hofstadter）2007年出版的新书《我是一个奇异的环》（I Am a Strange Loop）中所阐述的意识观中扮演了中心角色。侯世达是一位计算机科学家，他是透过大多数神经科学家并不熟悉的透镜看待意识。
在他看来，把头脑和意识比作数学和数字并不那么奇怪。毕竟，数学深刻地关注逻辑和推理——思想的原材料。侯世达指出，数学上的悖论开启了“意味深长的问题，关于推理的本质——所以是关于思想的难以捉摸性——所以是关于人类头脑本身的神秘性。”
进入循环
特别地，侯世达把握了哥德尔对数学公式的洞见——有关数字的陈述——本身能用数字来表现。所以你能用数字来描述公式并把数字插入公式中，然后就变成关于其自身的陈述。这种自我指涉的能力，给数学里引入了特定的“循环性”（loopiness）。侯世达注意到了一些事情，类似于著名的埃舍尔的版画——右手画左手，反过来又是左手画右手。对侯世达而言，数学上的这个“奇异的循环性”类似于人类思想的产生。
所以当他把书命名为“我是一个奇异的环”的时候，侯世达并不是说，他本人成了个环，而是指向了个体的观念——随着被人们称为意识的东西而来的、一种固定的身份认同，一个 “我”——是某种意义上的循环。这是个反馈的环路，就像是把低语变成刺耳的尖叫的那样的回路，当用来说话的麦克风与扩音器距离过近时，就会发出那种刺耳的声音。
但意识不止是一个常规的反馈环路，它是个奇异的环，侯世达把其描述为能够感知其环境模式并赋予非常相似的模式以共同的象征意义的环。声反馈环产生不了象征符号，只能产生声音。人类的大脑能赋予模式以象征意义，电视屏幕上的点，在蚊子看来只不过是点，但对人来说，同样的点是有意义的符号象征，比如说足球运动员、脱口秀嘉宾或是NCIS探员。侯世达断言：“洪水般原始的感觉数据引发了认知，可被归类为所谓的代表了世界上抽象规则的象征符号。”人类大脑创造了包含有这些象征符号的大量的指令系统，赋予其“表示无限复杂的现象的能力，因而借着一个奇异的环，自己转回原处吞没自身。”
当具有这种能力的系统创造出高水平的符号，并能产生象征的符号时，意识就产生了。那个符号就是自我，那个我，意识。“你和我都是幻影。”侯世达写道。这种自生的自我的符号，只能在象征的层面运行。我们无从得知神经细胞和神经递质的作用方式，也就是神经生物学过程的微观的电化学机制。意识所思索的象征看起来不像是真实的事物，正如得克萨斯州的地图上不会有青草、尘土、柏油和砖块的信息一样。
而正如得克萨斯州的地图几十年来都是非常稳定的——其不会随着达拉斯的街道上有个新的坑洼而改变——人类的自我身份认同在一生中也是很稳定的，尽管微观层次的蛋白和细胞一直都在改变。个体的生长、成熟，在许多细小的方面发生改变，但自我身份认同依然是完好无损的，正如得克萨斯依然是得克萨斯，哪怕城市里起了新的摩天楼，农场里长出了不同的庄稼，红河有时候把州界向俄克拉荷马移动一点点。
如果意识只是一张地图，一种方便快捷的符号，指向复杂混乱的神经生物学信号，那么其就不会这么难理解了。但是其神秘性增加了，因为产生这种符号的，乃是用符号所表示的事物本身。就像是哥德尔的指向公式的数字，表示了有关数字的事实。这种自我指涉机制带来了无法回答的问题和不能解决的难题。
下面的句子就是个哥德尔悖论的典型例子：这个句子不可能为真（This sentence cannot be true）。
那句子为真吗？显然不是，因为它说它不真。可是且慢——那么它就是真的，只是其不可能为真。自我指涉的语句似乎两边兼顾——或者，两边都顾不上。
所以知觉系统能把本身象征化——自我指涉的头脑——光靠理解组成其组成部分，是不可能对其进行解释的。简单地描述电荷如何沿着神经细胞传导，小分子如何从一个细胞跃迁到另一个，这样的信号如何把信息从这个脑区发送到另一个——没有哪个能解释意识，就好比认识英语的字母表的每个字母（甚至也了解语法规则），就要告诉你莎士比亚的诗歌的意思。
当然，侯世达并不是在说，这一切的生物化学和细胞通信都与意识无关。其提供感知和符号化的机制让意识这个奇异的环成为可能。意识并不是自己去处理分子和细胞，它应对思想、情感、希望、恐惧、观念和欲望。正如数字可表示数学（包括数字）的复杂性，那么大脑能表示经验的复杂性（包括大脑本身）。哥德尔的证据表明，数学是“不完全的”，其包含了无法被证明的事实。而意识也是一种事实，无法在一个单由分子和细胞组成的系统内被领会。
这并不是说意识永远都无法被理解——哥德尔的工作并未削弱人类对数学的认识，反而是丰富了这种理解。所以认识到意识是自我指涉的，也能让人对词语的意义有更深刻的理解——它象征着什么？
信息处理器
意识被视为一种符号，和许多别的美妙的科学观念非常像。一个原子与其说是一种东西，不如说是一种观念，一种象征物质的终极成分的符号，而现代物理学对原子的理解，实际上与古希腊命名原子的人头脑里的原始观念没有任何相似之处。甚至弗朗西斯·克里克从DNA里得到的基因，最终也被证明比19世纪的孟德尔（Gregor Mendel）的“遗传单位”要难以捉摸很多。后来造了基因这个词，是用一个符号来描述这种长久留存的单位；20世纪早期的多个实验，使遗传学家对基因做了许多推论，但没有人真正获得了基因究竟是什么的线索。“在某种意义上，现在人们对于意识的认识非常模糊，就像是20世纪20年代的人们对基因是什么那样模糊，” 克里克说，“该领域中较为专业的人士，那时是生化专业人士，认为要处理这个问题还为时过早。”
事实表明，基因的物理实现，并不像基因参与其中的信息储存和加工那么要紧。DNA本质上是地图，含有编码，可使一组分子能被转录成其他生命必需的分子。把得克萨斯州的地图复制一百万份，要比建造一百万个得克萨斯州要容易得多；DNA的基因绘图的能力，是地球上生命能得以增殖的奥秘所在。同样，意识深刻地参与其中：表示信息（利用象征符号）并把信息合为一体，让世界变得有意义。正是大脑的信息加工处理能力使头脑能用符号表示自身。
科赫相信，集中在信息上，可以让人们从科学上对意识的理解更加敏锐。大脑拥有从流入的感觉数据发现模式，来回发送信号把所有数据整合成一幅清晰连贯的现实画面，并引发适当的反应的能力，这一切似乎都是可以量化的过程，也许甚至能用描述信息作用方式的数学来解释的过程。“归根结底，我认为最要紧、最关键的是信息，”科赫说，“有这些因果关系能用信息理论对它们加以量化。通过某种方法就会产生意识。” 这种观点不可避免会带来如下推论：意识根本不在意是哪种信息处理器在干活——不管是神经细胞还是晶体管。“不是构成你大脑的那种东西，”科赫说，“而是表现出意识的东西，而且能告诉我们，有很多别的系统也可以拥有意识。”
也许，到最后，人们能在不同于生物的大脑的某些材料上创造出明确无误的意识的特性，其将成功地发出寻求解释的信号。但令人生疑的是，在实验上意识被作为一种并非人类独有的东西，这是否会动摇人类对自己主导地位的信念。人们很可能总是会相信，只有那奇异的人类意识的环才能让世界转动。“我们在存在的周围画出了我们可轻松感知到的观念的边界，这样我们就得到了我们眼中的现实。”侯世达写道，“我们每个人为自己创造出的这个‘我’，都是这种感知到的现实，或者创造的现实的典型例子，而意识对我们行为的解释是如此出色，以至于其变成了一个枢纽，世界的其余部分似乎都在围绕这个枢纽运转。”意识形成
视觉、听觉和理解力，从一条复杂通路的某处突然进入意识劳拉·桑德斯
这是科学上最具标志性的时刻之一，那一刻，牛顿看到了正在落地的苹果闪过的红光。那时候，他听到树叶在微风中沙沙作响，并感觉到了正喝着的茶的温度。
这些感觉输入他的大脑，在那里，这些输入的信息遇到了他丰富的知识储备，他内在的沉思、他独特的好奇心，甚至他温柔的回忆：还是个小男孩的时候，他怎样摆脱地面的束缚，爬到树上。突然，视觉、听觉、情感和记忆汇聚成了有关那天的果园中的完整的、丰富的经验。
正是这个偶然的经验——对这个好主意来说，完全够了——（据说）引起了牛顿的好奇心，他想知道为什么苹果不掉落到侧面，甚至也不向上掉落，而是直直落下。灵感乍现，带来了对重力的崭新的理解。
牛顿备享殊荣，因为他计算出乃是同一种神秘的力量把行星拉向了太阳，把苹果拉回了地球。但他是如何做到这些的呢？靠的是更为深邃的秘密：他的大脑如何从混乱无序的内部和外在的信息流里创造出一种单一的、天衣无缝的经验。
而那秘密，不仅仅是牛顿那样的大脑的秘密。在一切有意识的人身上，大脑都以某种方式赋予外在环境以意义，让思想、自我反省和发现得以存在。“这种意识经验，不是个微不足道的有趣的现象，”加州理工学院的神经科学家拉尔夫·阿道夫（Ralph Adolphs）说，“它完全就是整个世界。”
理解一种丰富的内在经验是如何从数据片段中涌现而出是个庞大的任务，类似于通过绘出美国所有钱币的流动情况的图来理解整个美国经济。不过，在一美元从钱包跑到收银机，再跑到银行的过程，可以通过其编号来追踪这一美元钱，而不是只看整体的财政状况。
类似地，科学家想要廓清通往意识的道路，就来追踪单一的、很小的信息碎片——比如说，苹果的红色——在其进入某人内心之时。
近期有关视觉系统的研究表明，视觉若只是通过大脑里必要的视觉通道，根本不足以形成一种经验。有研究把意识与相关却不相同的注意力的过程给巧妙地区分开了，这就带来了问题：意识经验在产生过程中，视觉传递途径的关键几站都发挥了什么作用？
别的一些实验仅仅利用视觉就生成了触觉或听觉，暗示了在经验的形成中不同类型的输入信息是融合在一起的。迄今为止，科学家追踪的单个路径还不够多，不足以得到一幅完整的图景。但是他们发现了大脑如何构建意识经验的线索，正在乘胜追击。
心灵之眼
大脑里被认识最透彻的系统之一是复杂的神经细胞网络，和使人看见的大脑结构。眼睛中的视网膜细胞上的痕迹，会传递到丘脑，到大脑后部，然后再到专门化程度越来越强的细胞组群中，也就是分辨物体的颜色、运动、定位和特性的部位。
经过了数十年的研究，今天的视觉系统的示意图看起来就像是一碗意大利面被丢在了地上，带着长长的、简练的线条，有缠结点把这些线条连在一起。但这种视觉上的疯狂，却有一种基本的方法：信息似乎流向了规定好的方向。
给人的视网膜上植入视觉之后，接下来科学家就能看到图像如何穿过大脑。观察者感知到视觉的时候，向他们提问，研究人员可以精确地找到视觉进入意识的途径。
有一小片褶皱最富有争议的视觉信息站点之一，其位于大脑后方，被称为初级视皮质，或者V1。由于其在皮质上的位置久负盛名——思想形成的复杂精细大脑外层——在很多人看来，V1似乎是个产生视觉意识的合理的部位。
但有的研究人员提出说，V1过于简单了：V1可能是个中继站，把信息传递到更上层，更专门的脑区，这些脑区的话语权更大，它们决定了什么是意识，什么不是。“V1是一个战场。” 德国图宾根的马克斯·普朗克生物控制学研究所渡边正孝（Masataka Watanabe）说。
研究V1的一种关键方法，是拿一个物体，让视网膜可以看见，同时又让头脑意识不到。眼睛可以完好地看到这个物体，但大脑会完全错过它。
科学家能做到这些，可以给一只眼睛看一张图片，而给另一只眼看另一张不同的图片。因为人们不能把两个图像整合成单一的视觉，所以人们总是在来回切换。输入到每只眼睛视网膜的信息保持稳定，同时知觉在来回翻转——无论图像是否被意识到。科学家可以通过测量大脑活动来追踪这种知觉的转换。
和预期的一样，无论人们感知到的是哪个图像，每个视网膜上的细胞对信息的反应方式相同。“眼球并不真在意其后方的大脑是否意识到（图像）。” 加州理工学院和西雅图艾伦脑科学研究所的神经科学家克里斯托夫·科赫说。
信息在丘脑做短暂停留，就去往V1，在那里故事变得复杂了。功能性核磁共振扫描可测量血流的巨大变化，发现知觉切换时V1的活动轨迹。但其他数据让人们对V1的守门人角色产生疑问。比如说，有一种技术利用电极测量神经细胞的行为，发现知觉转换之际，V1的行为并未发生变化。
在两个新的研究把污染因素的混淆效应给仔细地分离开之前，科学家一直受困于这些不一致的研究结果——那污染因素就是注意力。注意力是把心神集中到特定的主体上，通常被描述为心神的聚光灯。“如果你想要做真正理解意识，那么你需要把注意力的效应分离出去。”澳大利亚莫纳什大学的神经科学家土谷尚嗣（Naotsugu Tsuchiya）说。
不过直到最近，分离两种效应才不是什么问题，因为人们相信它们是一件事，毕竟，这两种效应通常一起出现：聚焦在澳洲绿苹果的酸脆的口感上，会让经验更具体，强化了你对绿苹果的意识。转移注意力的时候，对明显的事物没有察觉——这种疏忽被称为无意视盲（inattentional blindness）。研究中最著名的例子是，要求观察者计算两个人交换篮球的次数。由于专注于看球，很多观察者都没注意到一个穿着大猩猩装的人慢慢走进了现场中间，拍拍自己的胸膛又慢慢走了出去。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：C.Y.Kim and R.Blake/Trends in Cognitive Sciences 2005
突然改变的感知 错觉是研究觉知的好方法。虽然输入视网膜的信息保持不变，但心神在感知到花瓶和人脸（左图）之间转换，或者红面在盒子的前方和后方（中）之间转换。给每只眼睛看不一样的图像，这种情况叫双眼竞争（binocular rivalry），大脑会感知其中一个图像，而不是把两个图像融合到一起（右图）。
注意注意
只是因为意识和注意力经常联系在一起，这并不意味着它们就是同一件事。最近的一个有关潜意识中的蜘蛛的实验证明了这种说法。给害怕蜘蛛的受试者看屏幕上快速闪过的蜘蛛图片，或是户外的场景，图片显示20毫秒——一刹那的工夫，很多科学家认为这快得让人无法察觉。没有一位受试者能说出闪过的是什么，表明看到蜘蛛的人并没有意识到是蜘蛛。
之后，受试者被要求走进一个房间，去摸一种真正的塔蓝图拉毒蛛。那些看蜘蛛图片的人比那些看到自然场景的人更靠近蜘蛛。潜意识中的蜘蛛，让人们对蜘蛛脱敏，减少了他们的恐惧，即使受试者没注意到。虽然图片闪得太快，以至不能进入意识，但是头脑注意到了。纽约州花园市艾德菲大学（Adelphi University in Garden City，N.Y.）的心理学家乔尔·魏因贝格尔（Joel Weinberger）及同事在2011年的《意识和认知》（Consciousness and Cognition）上发表了这一报告。
大多数科学家承认，注意力能在没有意识的情况下出现。但是相反的观念是：在没有注意力的情况下，是否能存在自觉的意识还不那么清楚。有些研究表明，有人能说出场景的要旨——比如说，描述其是一座图书馆，还是一所花园——抑或是在把大量的注意力转移到要求较高的工作任务的情况下。
最近，加州大学洛杉矶分校的神经科学家杰伦·凡·波斯特（Jeroen van Boxtel）和同事们做了个研究，着手把意识和注意力明确地分离开。凡·波斯特和同事研究了后像（afterimages），人如果先盯着绿色的正方形看上一分钟，然后把目光移到白色的屏幕上，就会看到幽灵似的粉色正方形浮现出来。在研究中，受试者一组全神贯注地盯着部分屏幕看，那里有一半黑一半白的圆圈，能产生后像，另一组要分心去做计算。同时，通过让受试者单眼看这能产生后像的圆圈，同时在另一只眼前闪过棋盘格的模式图，这样团队就能操控受试者对圆圈的意识。当头脑切换到这种令人眼花缭乱的模式图时，圆圈依然处在意识之外。
用这种方法，受试者能注意到某些他们没看见的东西（不产生意识的注意力）并能看到某些他们没注意到的东西（没有注意过但产生意识）。
实验结束的时候，关上屏幕上所有的信号，志愿者指出了后像持续的时间。出人意料的是，注意力和意识具有不同的效应，该团队在2010年的《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上发表了报告：人给予的注意力越多，后像持续的时间就越短。人对刺激的意识越丰富，后像持续的时间就越长。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：Adapted by B.Rakouskas, Source: M.Watanabe et al/ Science 2011
现在你看到了吧 仔细设计实验，可以让科学家把注意力的混淆效应从意识中分离出去。这类研究已经揭示，视觉输入不会刚到达初级视皮质就触及意识，和许多科学家之前设想的一样。
虽然某些科学家对此仍有怀疑，但是通过这些以及其他相似的结果，可以看出注意力和意识是可以分离开的，意味着二者在大脑里各有其作用。“注意力就像个聚光灯，能分辨出环境的样子，并对其加以突出。” 凡·波斯特说。相比之下，意识可能是个合成器，把信息碎片融合进一个更广阔的图景里。
近期的为阐明V1的工作而特别设计的研究表明，把注意力从平衡态中移除，V1 的行为就不再与意识相关。
在2011年11月11日的《科学》杂志上发表的一个功能性核磁共振成像（fMRI）的研究报告中，让受试者意识到屏幕上的条纹图样，或者让他们意识不到，接着，他们或者集中注意力到图样上，或者避免去看。
和后效应的研究一样，这种设置能让科学家把意识和注意力分离开。如果注意力保持不变，那么能看到条纹或是看不到，V1上的fMRI扫描信号都未发生变化。但是当注意力转移的时候，V1的活动也随之转移。
更多的证据来自近期的对猴子的研究，田纳西州纳什维尔的范德堡大学（Vanderbilt University in Nashville）神经科学家亚历山大·迈尔（Alexander Maier）及同事，去年在神经科学学会（Society for Neuroscience）的年会上报告过。在这个实验中，利用电极测量猴子V1神经细胞活动，在其注意或未注意的情况下，测量对物体的感知到或未感知的情况。
fMRI研究和电极研究一致，结果表明来自外界的视觉信号不会一到达V1就进入意识。对于听觉、触觉和别的感觉输入信号来说，也不会刚到达其相应的初级皮质中继站就进入意识。“注意力和意识的分离是个出色的例子，说明大家能在这麻烦的心灵—身体问题上取得进步。”科赫说。“需要仔细地查看初期的研究，以确保那些归结给意识的结果，并不是注意力导致的。”他和土屋（Tsuchiya）在2月的《认知科学趋势》（Trends in Cognitive Sciences）上写道。
来自顶层的信息
新的发现并不是说V1对意识不重要。从V1离开的信号，流向了愈加复杂的区域：皮质上的部位，记忆、技能和思想的部位。“当这些信号又返回到较简单的皮质区域的时候，意识的体验就产生了。”南加州大学洛杉矶分校（University of Southern California in Los Angeles）的认知神经科学家卡什帕·迈耶（Kaspar Meyer）提出说。
也许，迈耶的想法的最佳证据来自他自己的工作：刺激了一个感官的一小段信息，查看其如何在别处形成知觉。志愿者们在看有人摆弄纱线球的视频剪辑时，他们大脑里充满着一种“心灵的感触”（mind’s touch），重新创造一种柔软的纱线的知觉，迈耶和同事在去年的《脑皮质》（Cerebral Cortex）杂志上发表了报告。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：K.Meyer et al/Nature Neuroscience 2010
一段用手敲击琴键的无声视频（如图示）触发了人们的听觉皮质的活动和对声音的感觉。
视觉和听觉表现出了类似的效应。观看能让人联想到声音的无声电影——打鸣的公鸡或者手指敲击琴键——给人带来听到那种声音的感觉，该团队在2010年发表了报告。另外，有声视频（比如嚎叫的狗就容易唤起爱狗之人）更容易唤起人们的感觉。这些结果表明，从外界通往大脑内在经验的路径，并不是一条直线。科学家们还没能了解这条路径要经过的所有的停靠站，也不知道哪个停靠站最重要（尽管已经鉴别出一些候选站点，比如说被称为颞上沟的皮质褶皱部位）。
如今明确的是，大脑并不是刺激驱动的机器人，把外界信息直接转变为意识经验。“我们所意识到的东西，是大脑让我们意识到的东西，”迈耶说，“我们感受到的图像，可能在一定程度上受进入大脑的信息的影响，这时候，就不能认为其准确地反映了外部世界，我们需要摆脱这种想法。”
没有输入信号的时候，隐藏的记忆碎片也足以能开启大脑了。每当人们想象，或是做梦的时候，这种能力就展示出来了。坐在静悄悄的黑屋子中的人，能活灵活现地描述妈妈的面庞，哪怕妈妈远在数千里之外。而梦境更是难以置信地生动形象，即使是在没有感觉输入的时候。“这告诉我们，你的大脑在没有任何外界输入信号的时候也能产生出这种对你而言似乎是完全真实的影片。”迈耶说。
在2012年1月27日的《科学》杂志上，迈耶提出，更为普遍的是，所有的意识经验都可以被看成诺贝尔奖得主，神经科学家杰拉尔德·埃德尔曼（Gerald Edelman）所说的“记忆的当下”（remembered present）。利用细小的知觉片段、记忆的碎屑和情感的光芒，头脑成就了更为强大的东西。一眨眼，大脑就创造出整个世界。信息聚合
新理论让意识突破大脑的限制劳拉·桑德斯
作为一名科学家，朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）目标高远：他想要了解大脑如何产生意识。在他追寻的过程中，他和威斯康星麦迪逊大学的同事，经常使用顶尖的脑扫描仪把潮水般涌流而出的信息倾注到精细复杂的计算机程序中，这些程序描述了大脑功能的方方面面。
但托诺尼最意义深远的洞见，并非发端于这海量的科学数据缓存，相反，源于某个安静沉思的时刻。那时候，他远离了扫描仪器和数据，还有实验室的忙乱，思考——很深入地思考——意识是个什么样子，他有所领悟：每一个意识瞬间，都是一种统一的、整体性的经验，完全不同于之前或之后的任何经验。
从那个看法出发，托诺尼凭直觉提出了一种强大的新的意识理论，该理论以信息流为基础。他和其他人相信数学——具体而言，是描述信息碎片在大脑里如何传递的一套方程——乃是解释头脑是怎样与经验紧密结合在一起的关键。
由于其清晰明了，这种信息的直觉也引起了其他研究人员的共鸣，启发出看待意识问题的新视角。“这种洞见，对我来说是非常重要的，”英国伯明顿苏塞克斯大学赛克勒意识科学中心的阿尼尔·赛斯（Anil Seth） 说，“我认为，这里面有些东西很对路。”
迄今为止，新的方程只以原型的形式存在，就像飞机模型虽然不会飞，但依然有助于阐明大型喷气客机是怎样维持飞行的。不过研究人员相信，这些原型终有一日会成为一种能测量意识的工具，即使意识的符号模糊不明。研究人员已经在人失去意识的时候的大脑上测试这种数学了，这会为这种工具的开发形成支撑。
托诺尼的思想超越了人类自身。通过从神经细胞转向描述它们的数学，他已经把意识理论从生理的大脑中解放出来了。就像是不定型的弹性橡皮泥，方程能适用于任何系统。利用正确的计算，科学家能够测试一场有无数尘埃小微粒一齐盘旋的龙卷风，2050年的 iPhone，或是互联网上迅速累积起来的万亿兆字节的信息是否拥有某种程度的意识。
就像温度计让我们清楚地看到了温度（一壶沸腾的水或是人的身体的温度），同样，意识的码尺最终会使我们对意识自身的本质有更好的理解。因为托诺尼的理论聚焦在意识的本质上，所以神经科学家克里斯托弗·科赫相信，其是“唯一正确的意识理论”。
科学家已经收集了一个清单，内容令人印象深刻，其记录了意识产生或消逝时大脑的变化，科赫说，但这个清单不能对意识经验产生这种神秘的过程做出完整的解释。“为什么是在这个区域，而不在那个区域呢？究竟是什么让这个区域，或是这块大脑，或是这些神经元产生了意识的感觉呢？”科赫说，他是加州理工学院和西雅图艾伦脑科学研究所的科学家。我们需要“为什么？”这种重要的问题的答案。“托诺尼的理论，是唯一一个阐述基本原理的理论。”
关于整合的一切
托诺尼的理论，把意识定位为一种能力，是一个系统——任何系统——连接并使用信息的能力。这个理念依赖两个简单的表述：首先，一瞬间的人类经验，是宇宙之中最具信息含量的事情之一；这个观察是如此简单，以至于常常被人忽略了，托诺尼说。
人们说到信息，经常是作为某种被获取的东西：商业信息广告恳求观众打电话，以了解更多信息，犯罪调查员取得内部信息，间谍收集秘密信息。但严格意义上讲，信息与所失去的东西关系更大。在其专业的职责描述上，信息是一种方法，是量度不确定性被削弱到了何种程度的方法。
在其被锁定之前，任何一个存在的瞬间，都几乎能以无数种方式来发挥作用。可经验一旦定型，就别无他选了，简单的存在——周日上午起床，看午后足球赛的触地得分，或者只是发呆——排除了其他所有可能。
即使是坐在完全黑暗中的人的大脑，也是一个信息的金矿。“当你看到纯粹的黑暗，那是个独特的场景，不同于亿万个其他的特别的场景，” 托诺尼说，“因此这就变得极为有意义。”
对人类大脑中专门的神经细胞群来说，所有细微的区别都是要好好地处理的大事：一群群神经组建了家庭作坊，它们能分辨钴蓝和品蓝，能记住你高中的实验搭档的名字，还能评价巨人队的接球员在接
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