人腦大約有 1000 億個神經元，平均每個神經元與大約 1000 個其他神經元相連。快速乘法運算表明，存在 100 萬億個突觸連線。那麼，所有這些輸入是如何被剪接和整合到一個連貫的整體中的呢？我們如何從這種連線的混亂中獲得秩序？即使有時看起來並非如此，但當您想到大腦正在接受的所有輸入以及正在進行的所有處理時，我們的意識實際上是相當放鬆和悠閒的。事實上，這就像我們的意識就像一家大公司的執行長一樣在球場上，而所有的下屬都在工作。它偶爾聽一些閒聊，做出一個決定，然後就出去曬太陽了。
我們已經從對“裂腦”患者的研究中獲得了一些關於意識如何產生的線索。切斷胼胝體的外科手術是治療嚴重頑固性癲癇患者的最後手段，對於他們來說，其他治療方法均無效。很少有患者接受過這種手術，而且由於藥物和其他治療方式的改進，現在這種手術做得更少了。事實上，只有 10 位裂腦患者接受過充分的測試。紐約州羅切斯特市的神經外科醫生威廉·範·瓦格嫩在 1940 年首次進行了該手術，此前他觀察到他的一位嚴重癲癇發作的患者在胼胝體中長出腫瘤後得到了緩解。癲癇發作是由異常的放電引起的，在某些人中，這些放電會從一個半球擴散到另一個半球。人們認為，如果切斷大腦兩側之間的連線，那麼引起癲癇發作的電脈衝就不會從大腦的一側擴散到另一側。最大的擔憂是手術的副作用可能是什麼。它會創造出一個具有雙重人格、一個頭腦中有兩個大腦的人嗎？
事實上，這種治療非常成功。大多數患者的癲癇發作活動減少了 60% 到 70%，而且他們感覺良好：沒有雙重人格，沒有分裂的意識。大多數人似乎完全沒有意識到他們的心理過程有任何變化。這很棒，但仍然令人費解。為什麼裂腦患者沒有雙重意識？為什麼大腦的兩個半球不會因為哪個半球負責而發生衝突？是一個半球負責嗎？意識和自我意識實際上位於大腦的一個半球嗎？
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裂腦患者會做一些微妙的事情來彌補他們大腦連線的喪失。他們可能會移動頭部，以便向兩個半球提供視覺資訊，或者為了同樣的目的而大聲說話，或者做出象徵性的手部動作。只有在實驗條件下，當我們消除交叉提示時，兩個半球之間的斷開才會變得明顯。然後，我們能夠證明兩個半球的不同能力。
在我們瞭解這種手術後分離了什麼之前，我們需要了解哪些東西繼續被共享。存在仍然完好的皮質下通路。裂腦患者的兩個半球仍然連線到一個共同的腦幹，因此兩側都會自動接收許多相同的感覺和本體感覺資訊，從而對身體在空間中的位置進行編碼。兩個半球都可以啟動眼球運動，並且腦幹支援相似的覺醒水平，因此兩側在同一時間睡眠和醒來。似乎也只有一個整合的空間注意系統，在大腦分裂後，該系統仍然是單焦的。注意力不能分散到兩個空間上不同的位置。左腦不會注意黑板，而右腦則不會關注下一排的熱門人物。呈現給一個半球的情緒刺激仍然會影響另一個半球的判斷。
您可能在解剖學講座中被告知，大腦的右半球控制身體的左半部分，而左半球控制身體的右半部分。當然，事情並沒有那麼簡單。例如，兩個半球都可以引導面部和近端肌肉，例如上臂和腿部的肌肉，但單獨的半球可以控制遠端肌肉（那些離身體中心最遠的肌肉），因此左半球控制右手。儘管兩個半球都可以產生自發的面部表情，但只有占主導地位的左半球才能自願這樣做。由於一半的視神經在視交叉處從大腦的一側交叉到另一側，因此來自雙眼關注右側視野部分的資訊在左半球中處理，反之亦然。此資訊不會從一個斷開連線的半球交叉到另一個半球。如果左側視野從右側視野隔離地看到某些東西，則只有大腦的右側才能訪問該視覺資訊。
自從法國神經解剖學家保羅·布羅卡的首次研究以來，人們也知道我們的語言區域通常位於左半球（少數左撇子除外）。裂腦患者的左半球和語言中心無法訪問正在饋送到右腦的資訊。考慮到這些，我們設計了測試裂腦患者的方法，以更好地瞭解在單獨的半球中發生了什麼，並已驗證和了解到左半球專門負責語言、言語和智慧行為，而右半球專門負責識別直立面孔、集中注意力和進行知覺區分等任務。
就注意力而言，半球在控制反射性和自願性注意過程中的相互作用方式截然不同。可用的整體注意力是有限的。證據表明，反射性（自下而上）的注意力定向在兩個半球中獨立發生，而自願性注意力定向則涉及半球競爭，控制權優先橫向化到左半球。然而，右半球關注整個視野，而左半球僅關注右側視野。當右側頂下葉受損時，左側頂葉仍然完好無損。然而，左側頂葉僅將其視覺注意力引導到身體的右側。沒有大腦區域關注左側視野中發生的事情。剩下的問題是，為什麼這不會困擾患者？我快要講到了……
左半球和智力
在人類大腦半球斷開連線後，患者的語言智商仍然完好無損，他的問題解決能力也是如此。在自由回憶能力和其他表現測量中可能存在一些缺陷，但將基本上一半的大腦皮層與占主導地位的左半球隔離，不會導致認知功能發生重大變化。左半球仍然與其術前能力相同，但很大程度上斷開連線的、大小相同的右半球在認知任務中嚴重貧乏。儘管右半球在某些知覺和注意力技能方面，也許在情緒方面也優於孤立的左半球，但它在解決問題和許多其他精神活動方面表現不佳。
兩個半球在解決問題方面的差異在機率猜測實驗中得到了體現。我們讓受試者嘗試猜測接下來會發生兩個事件中的哪一個：是紅燈還是綠燈？每個事件發生的機率都不同（例如，紅燈出現的機率為 75%，綠燈出現的機率為 25%），但事件發生的順序完全是隨機的。
人們可以使用兩種可能的策略：頻率匹配或最大化。頻率匹配將涉及在 75% 的時間內猜測紅色，並在 25% 的時間內猜測綠色。該策略的問題在於，由於發生順序完全是隨機的，因此可能會導致大量錯誤——正確率僅為 50%——儘管也可能導致 100% 的正確率。第二種策略，最大化，涉及每次都簡單地猜測紅色。這確保了 75% 的準確率，因為紅色出現的機率為 75%。大鼠和金魚等動物會最大化。“莊家”在拉斯維加斯最大化。另一方面，人類會匹配。結果是非人類動物在這項任務中的表現優於人類。
人們採用這種次優策略的原因歸因於即使在被告知序列是隨機的情況下，也傾向於嘗試在事件序列中找到模式。在達特茅斯學院，心理學家喬治·沃爾福德、邁克爾·米勒和我測試了裂腦患者的兩個半球，以檢視不同側面是否使用了相同或不同的策略。我們發現左半球使用了頻率匹配策略，而右半球最大化了！我們的解釋是，右半球的準確率高於左半球，因為右半球以最簡單的方式處理任務，而不嘗試形成關於任務的複雜假設。
最近的測試甚至有更有趣的發現。它們表明，當呈現專門針對右半球的刺激時，例如在面部識別中，右半球會進行頻率匹配，而左半球不是此任務的專家，則會隨機響應。這種分工表明，如果另一個半球擅長該任務，則一個半球會將任務的控制權讓給另一個半球。另一方面，左半球參與了人類在混亂中尋找秩序的傾向，並且即使面對沒有模式存在的證據，例如老虎機，也堅持形成關於事件序列的假設。為什麼左半球即使在它可能不適應的情況下也會這樣做？
萬事通左半球
幾年前，我們觀察到左半球的一些非常有趣的事情：我們已經從斷開連線的右半球中引出了它如何處理它沒有資訊的行為。我們向一位裂腦患者展示了兩張圖片：一張雞爪圖片展示在他的右側視野中，因此只有左半球看到了該圖片，而一張雪景圖片展示在左側視野中，因此只有右半球看到了該圖片。然後，他被要求從放在他面前的完整檢視中的一系列圖片中進行選擇。在放在受試者面前的圖片中，左手選擇了鏟子，右手選擇了雞。當被問及他為什麼選擇這些物品時，他的左半球言語中心回答說：“哦，這很簡單。雞爪和雞搭配，你需要一把鏟子來清理雞舍。”在這裡，左腦觀察到左手的反應，但不知道它為什麼選擇該物品，因此必須解釋它。它不會說“我不知道”。相反，它會在與其已知資訊一致的背景下解釋該反應，而它所知道的只是“雞爪”。它對雪景一無所知，但它必須解釋左手中的鏟子。它必須從它的行為中創造秩序。我們將這種左半球過程稱為“直譯器”。
我們還嘗試了對情緒變化進行相同型別的測試。我們向右半球展示了一個大笑的指令。患者開始大笑。然後我們問患者她為什麼在笑。左半球的言語中心不知道為什麼這個人會笑，但無論如何還是會說出一個答案：“你們這些人真有趣！”當我們透過視覺刺激在右半球中觸發負面情緒時，患者否認看到了任何東西，但突然說她感到不安，並且是實驗人員讓她感到不安。她感受到了對刺激的情緒反應——所有自主神經系統的結果——但不知道是什麼原因造成的。啊，缺乏知識並不重要，左腦會找到解決方案。必須建立秩序。第一個合理的解釋就可以了：是實驗人員做的！左腦直譯器可以理解所有其他過程。它接收所有傳入的輸入，並將其組合成一個有意義的故事，即使它可能是完全錯誤的。
直譯器和意識
因此，我們又回到了本文的主要問題。當我們由無數個模組組成時，為什麼我們會感到統一？數十年的裂腦研究揭示了兩個半球的專門功能，並提供了對每個半球內專業化的見解。答案可能在於左半球直譯器及其尋求解釋事件發生原因的驅動力。
1962 年，哥倫比亞大學的斯坦利·沙赫特和賓夕法尼亞州立大學的傑羅姆·E·辛格向參與研究實驗的受試者注射了腎上腺素。腎上腺素啟用交感神經系統，結果是心率加快、手部震顫和麵部潮紅。然後，將受試者與一位表現出欣快或憤怒行為的同謀接觸。被告知腎上腺素作用的受試者將心跳加速等症狀歸因於藥物。然而，未被告知的受試者將其自主神經喚醒歸因於環境。那些與欣快同謀配對的受試者報告說感到興高采烈，而那些與憤怒同謀配對的受試者報告說感到憤怒。這一發現說明了人類產生事件解釋的傾向。當我們被喚醒時，我們會情不自禁地解釋原因。如果有一個明顯的解釋，我們會接受它，就像被告知腎上腺素作用的那組人一樣。當沒有明顯的解釋時，左腦會生成一個解釋。這是一種強大的機制；一旦看到，就會讓人想知道我們有多少次成為虛假的情緒-認知相關的受害者。（“我感覺很好！我一定很喜歡這個人！” 他在想：“啊，巧克力起作用了！”）
儘管左半球似乎受驅動去解釋事件，但右半球沒有表現出這種傾向。對半球記憶差異的重新考慮表明了為什麼這種二分法可能是適應性的。當被要求決定一系列專案是否出現在研究集中時，他或她的右半球能夠正確識別以前見過的專案並拒絕新專案。“是的，有塑膠叉子、鉛筆、開罐器和橙子。” 然而，當新專案與先前呈現的專案相似時，左半球傾向於錯誤地識別新專案，這可能是因為它們符合其構建的圖式。“是的，叉子（但它是銀色的而不是塑膠的）、鉛筆（儘管這個是自動鉛筆，而另一個不是）、開罐器和橙子。” 這一發現與以下假設一致，即左半球直譯器構建理論以將感知到的資訊吸收到一個可理解的整體中。
透過超越簡單地觀察事件來詢問事件發生的原因，大腦可以更有效地應對此類事件，以防它們再次發生。然而，在這樣做時，詳細闡述（編故事）的過程會對知覺識別的準確性產生不利影響，就像對語言和視覺材料一樣。然而，右半球的準確性仍然很高，因為它不參與這些解釋過程。擁有這種雙重系統的優勢是顯而易見的。右半球維護事件的準確記錄，使左半球可以自由地詳細闡述並對呈現的材料進行推斷。在完整的大腦中，這兩個系統相互補充，在不犧牲真實性的情況下實現詳細的加工處理。
機率猜測正規化也證明了為什麼一個半球而不是另一個半球的直譯器會是適應性的。兩個半球以兩種不同的方式處理問題解決情況。右半球的判斷基於簡單的頻率資訊，而左半球則依賴於形成詳細的假設。有時這只是一種隨機巧合。在隨機事件的情況下，右半球的策略顯然是有利的，而左半球產生關於隨機序列的無意義理論的傾向對錶現不利。這就是當您基於單個軼事情況建立理論時發生的事情：“我整晚都在嘔吐。一定是那家新餐廳的食物不好，我在那裡吃了晚餐。” 如果每個吃過您吃的東西的人都生病了，那麼這個假設是好的，但如果只發生在一個人的身上，那就不是了。可能是流感或您的午餐。然而，在許多情況下，存在潛在的模式，在這些情況下，左半球從明顯的混亂中創造秩序的驅動力將是最佳策略。巧合確實會發生，但有時真的存在陰謀。在完整的大腦中，這兩種認知風格都是可用的，並且可以根據情況實施。
兩個半球處理世界的方式的差異也可能為人類意識的本質提供一些線索。在媒體上，裂腦患者被描述為有兩個大腦。然而，患者自己聲稱，他們在手術後感覺與手術前沒有任何不同。他們沒有任何雙重意識的感覺，而雙重意識是擁有兩個大腦的概念所暗示的。兩個孤立的半球如何產生單一的意識？左半球直譯器可能是答案。直譯器受驅動去生成解釋和假設，而不管情況如何。裂腦患者的左半球毫不猶豫地為右半球產生的行為提供解釋。在神經系統完整的人中，直譯器毫不猶豫地為交感神經系統喚醒生成虛假的解釋。透過這些方式，左半球直譯器可能會在我們所有人中產生一種感覺，即我們是整合和統一的。
裂腦患者，一個大腦的兩個半球彼此斷開連線的人，不會發現大腦的一側想念另一側。左腦已經失去了對右腦管理的心理過程的所有意識，反之亦然。我們不會想念我們不再有權訪問的東西。湧現的意識狀態源於每一側的能力，並且可能透過特定於相關能力的區域性神經迴路產生。如果它們斷開連線或損壞，則沒有湧現特性產生的底層電路。
我們擁有的成千上萬甚至數百萬個意識瞬間中的每一個都反映了我們正在“值班”的網路之一。這些網路遍佈各處，而不是在一個特定的位置。當一個網路完成時，下一個網路就會彈出，而像管風琴一樣的裝置整天都在演奏它的曲調。使湧現的人類意識如此充滿活力的是，我們的管風琴有很多曲調可以演奏，而大鼠的（例如）則很少。而且我們知道的越多，音樂會就越豐富。