腦科學家會告訴你，人類生物學，甚至可能是所有科學麵臨的最大問題是破解意識密碼。這意味著要解決長期以來棘手的腦-心難題：我們物質的大腦——已知最複雜的物理系統——是如何產生我們非物質但至關重要的意識的？神經科學家和哲學家們就如何解決這個謎題，甚至它是否可解爭論不休。有些人說意識是虛幻的。（試著反駁這一點——真是令人頭疼。）另一些人說意識存在，但其複雜程度超出了人類的理解範圍，就像量子力學對猴子來說一樣。還有一些人認為，只有當我們發現可能揭示其創造的新物理大腦定律時，意識才會揭示其秘密。
克里斯托夫·科赫反對所有這些懷疑論。作為該領域的世界領導者之一，加州理工學院的神經科學家克里斯托夫·科赫認為，意識是明顯的物理現象，可以用現有的神經學理論來描述，並且他正在走向解決它的道路。他在合作者方面獲得了一些寶貴的幫助，例如麻省理工學院的神經網路和人工智慧大師托馬索·A·波吉奧，以及他已故的朋友和長期合作者弗朗西斯·克里克灌輸的一些持久的靈感，弗朗西斯·克里克與詹姆斯·D·沃森一起獲得了諾貝爾獎，因為他們發現了DNA的雙螺旋結構。科赫說，找到答案的關鍵在於追蹤神經元的活動——“神經關聯物”——最簡單型別的意識，即對我們所見事物的意識。“我的一些同事認為我很天真，”科赫評論道，“這種相當狹隘的關注不會揭示其工作原理。他們可能是對的。但作為一名科學家，我認為這是解決這個問題最可能的方法。”
科赫的這種信念部分來自於歷史，在歷史中，生物學的重大問題往往透過關注簡單的系統而得到解決。奧地利僧侶格雷戈爾·孟德爾透過拼接豌豆植物發現了遺傳機制；英國博物學家查爾斯·達爾文在藤壺、鳥類和狗的繁殖中看到了自然選擇的運作。最近，神經科學家埃裡克·坎德爾因研究海蛞蝓揭示了記憶的微生物學而獲得了2000年諾貝爾獎。科赫認為，定義最簡單的視覺意識背後的機制，也可能為理解更高層次的意識開啟一扇門。他因加州理工學院的高度支援性環境而感到鼓舞，他在那裡領導計算和神經系統專案；他的實驗室裡有20人的努力；以及他從與許多同事分享想法中獲得的激勵，從坎德爾到法國著名的INSERM神經科學家斯坦尼斯拉斯·迪恩，他們認為他走在正確的軌道上。
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另一位科赫的仰慕者是神經學家和作家奧利弗·薩克斯，自從克里克在1990年代後期將他們介紹認識以來，他就認識科赫。薩克斯承認自己對視覺意識的痴迷存在偏見，他認為科赫的探究是解決意識問題“最令人著迷和最有希望的方法”。“它具有出色的直接性，”薩克斯說。“憑藉他的精力和思維敏捷性——嗯，你必須給這個人一個極好的機會。”
耶——吼！
科赫的精力確實驚人。他將頭髮染成橙色和紫色，並穿著相同色調的衣服，所有這些似乎都是他熾熱的智慧和如此深刻的身體躁動不安的自然延伸，以至於在他40多歲時——他現在48歲——他開始跑馬拉松和攀登巨大的懸崖。他儘可能經常在約書亞樹國家公園高聳的石板上攀巖，該公園位於加州理工學院帕薩迪納校區以東兩小時車程的地方，他還攀登了優勝美地國家公園的大巖壁，包括埃爾卡皮坦峰3000英尺高的山壁。他說話很快，並添加了許多手勢。
科赫是德國外交官的兒子，出生於密蘇里州堪薩斯城，在德國、阿姆斯特丹和摩洛哥長大，聽起來像一個聰明的阿諾德·施瓦辛格。當提到意識時，他經常用指尖揉搓他五彩斑斕的頭頂，他長長的手臂高高彎曲在他六英尺四英寸的身軀上方。他總是顯得很匆忙，但又全神貫注。在研究意識方面，他似乎找到了理想的主題。他在智力上熱愛它，認為它是可以想象的最引人入勝和最迷人的科學問題。他在現象學上熱愛意識，認為它是一種值得體驗的東西。
當我第一次聽到他的牛仔叫喊時，我意識到了這一點，那是在紐約市漫長的一天快結束的時候。他曾在紐約大學向哲學家們做了兩次講座，參觀了那裡的神經科學實驗室，然後跳過晚餐，在第五大道附近的紐約科學院官邸做了一場引人入勝的演講，之後他回答了目瞪口呆的聽眾兩個小時的提問。最後，他逃脫了，我們乘坐計程車前往市中心的帕斯蒂斯，這是一個時尚的西村小酒館。我們擠到酒吧，點了啤酒。啤酒，連同充滿時尚人士的充滿活力的房間和晚餐的前景，都讓他非常高興，以至於他發出了一聲令人毛骨悚然的尖叫：“耶——吼！”我環顧四周，但喧鬧的人群中沒有人介意。科赫笑著舉起啤酒碰杯。“太棒了！”他喊道，指著周圍快樂的景象。“我喜歡它！”
當科赫開始調查意識時——在他20多歲後期，剛到加州理工學院且尚未獲得終身教職時——他被反覆告知，追求意識理論是職業自殺。丟擲這樣的挑戰很可能更激發了科赫的動力。自那時以來，科學也發生了變化，神經科學的爆炸式發展，特別是對各種精神狀態的物理基礎進行成像的能力，使這個問題更易於解決。研究人員每個月都會在感覺和感性之間晦澀的鏈條中找到新的聯絡。大多數研究人員認為，有人會在未來25年內，甚至可能在未來十年內將所有這些聯絡起來。無論誰做到這一點，都很可能獲得諾貝爾獎。
科赫透過與克里克的合作永久地投入到意識研究中。在1953年共同發現DNA結構後，克里克在英國從事微生物學和胚胎學研究又工作了二十年，然後在1976年接受了在加利福尼亞州拉霍亞的索爾克生物研究所工作的邀請。他到達後不久就對意識問題產生了興趣，認為這是生物學中偉大的未解之謎。他和科赫在三年後於德國圖賓根的馬克斯·普朗克生物控制論研究所相遇，當時科赫正在那裡完成神經處理方面的博士學位。1986年，當科赫加入加州理工學院教職員工（這使他離索爾克研究所只有兩個小時的路程）時，兩人開始了關於意識的對話，這種對話迅速發展成為持續的合作，包括無數的電話、訪問、晚餐和許多聯合出版物。
這是一個豐富的夥伴關係，其中相似之處超越了差異。當時的克里克是一位非常傑出的70歲老人，一位永遠彬彬有禮且非常英國化的存在。科赫比他年輕40歲，似乎非常浮誇。但他們都具有思維敏捷性和智力上的離經叛道精神，欣賞彼此的機智和熱情，並堅信有紀律的、以結果為導向的科學可以解決這個模糊的問題。
克里克去年夏天去世了。科赫不斷地想念他。“我經常發現自己，在聽到一個新的實驗或一個新的想法後，會想到這就是弗朗西斯所熱衷的，”他說。“我會打電話告訴他這件事，他會溫和地責備我，或者變得好奇並問很多問題。與我認識的任何科學家相比，弗朗西斯都能專注於最重要的點，但如果有什麼暗示這個想法是錯誤的，他願意放棄它。很少有人能做到這一點。他總是對去哪裡有確定的感覺。”
科赫和克里克早期同意關注視覺意識，科赫今天仍然保持著這種關注。他不是在追求更高層次的意識，那種意識使我們能夠做夢、想象一系列事件或思考抽象問題。相反，他尋求的是產生對特定景象意識的神經元集合和生理過程。這是一個簡單但極其複雜的議程——科赫希望，這是一個進入意識迷宮般運作的乾淨入口。意識到看到某物需要多個大腦區域的協調工作。假設你沿著公園的邊緣散步，欣賞著街道對面的建築物，這時一隻鳥進入了你的視野。你的視網膜向視神經和丘腦（靠近頭部中心）發射脈衝，丘腦將感覺輸入傳遞到皮層處理區域。然後，脈衝繼續移動到大腦後部的初級視覺皮層，稱為V1。但你仍然沒有意識到這隻鳥。
科赫斷言，這種情況只有在與鳥類相關的神經元臨時聯盟與其他與爭奪你視覺注意力的其他物體相關的聯盟之間競爭時才會發生——你正在欣賞的建築物，沿著公園街道駛來的紅色汽車。根據科赫的估計，每個聯盟不僅會調動丘腦和V1，還會調動大腦後部視覺皮層的其他部分，以及皮層柱——垂直穿過皮層六層的神經束——在內側葉、顳葉和額葉中。這是一場贏者通吃的競賽。如果這隻鳥足夠引人注目，或者你喜歡鳥類，那麼它的神經元聯盟就會勝出，它會進入並主導你的視覺意識：你停止欣賞建築物，轉而觀看鳥類。[要體驗這種神經元競爭，請參閱對頁上的方框。]
我們為什麼需要這種意識？科赫說，為了充當現實的某種“執行摘要”，使我們能夠迅速有效地採取行動。他推測，這種意識在哺乳動物的某個時候發展出來，因為顯式的注意力意識在尋找食物、發現和躲避捕食者以及（後來）進行社會互動方面賦予了進化優勢。儘管我們隨後進化出了用於語言、長期計劃和抽象思維的更高意識功能，但這種簡單的視覺意識是首先出現的，並且很可能最容易進行研究。
終極攀登
科赫和克里克的策略源於對現代神經科學的仔細研究和富有想象力的思考。在過去的十年中，更大的神經科學和心靈哲學界已經開始認為這種策略是揭示意識最有希望的經驗方法之一。科赫現在必須努力實現這一承諾。因為他著眼於大局（即使是以集中的方式），他必須跟蹤、評估和解釋神經科學中的每一項重大發現。他自己的大部分研究都集中在識別形成神經通路的特定節點和連結，這些神經通路過濾和創造特定的視覺感知（感知的心理結果，與感知行為不同）。他的工作經常涉及尖端工具，例如腦部掃描、腦電圖和神經元探針，以研究猴子或人在觀看物體、面孔或感知技巧時的狀況。
隨著這些研究將特定的意識感知與特定的神經元活動聯絡起來，科赫必須找到方法透過在動物身上，並最終在人類身上，開啟和關閉可疑的神經元來測試這些相關性。這種“切換”方法目前涉及電刺激或神經凍結；未來的技術可能包括刺激基因以暫時停止來自目標神經元的傳輸。在過去五年中，科赫和其他人在所有這些領域都取得了顯著進展。但這是一種不可預測的工作，走錯路的可能性困擾著他們所有人。
科赫似乎因挑戰而充滿活力。實際上，他似乎對一切都充滿活力。在帕斯蒂斯，他很容易堅持到午夜，靠鱸魚和一瓶博若萊葡萄酒補充能量，直到飯後甜點，手裡拿著一杯雅文邑，他講述了他在幾年前孩子們離家上大學時是多麼沮喪。
“哦，太可怕了！”他笑著說，說話速度和以往一樣快。（科赫不使用逗號。）這引發了經典的中年危機，當然我應該買一輛跑車，然後和一個學生私奔。但我沒有。我的妻子買了一輛跑車。一輛保時捷。我買了一個新廚房——新櫥櫃、灶臺、黑色大理石臺面。”他揮舞著雙手，沿著適當的平面放置櫥櫃和檯面。“但這還不夠。房子太安靜了。即使有三隻狗。所以我去攀巖。”
“他們現在已經死了，”我告訴他，“1982年在珠穆朗瑪峰上失蹤了。”
“但仍然，”他說。他入迷了，搖著頭。“看看這個。這是博德曼和塔斯克攀登高裡三喀峰的刀刃山脊——他們不知何故完成並倖存下來的瘋狂攀登。我的意思是，做這件事——你能想象嗎？多麼了不起的事情！我喜歡它。”科赫太高興了，他打了我的胳膊一下，又發出了一聲牛仔叫喊。然後他走向雪地深處。