意识的起源与本质是最重大的科学问题之一。在智能科学中，意识问题具有特别的挑战意义。存在如何决定意识，客观世界如何反映到主观世界中去，既是哲学研究的主题，也是当代自然科学研究的重要课题。意识涉及知觉、注意、记忆、表征、思维、语言等高级认知过程，其核心是觉知(awareness)。近年来，由于认知科学、神经科学和计算机科学的发展，特别是新的无损伤性实验技术的出现，意识的研究再度被提到日程上来，并且开始成为众多学科共同研究的热点。在21世纪，意识问题将是智能科学力图攻克的堡垒之一。

意识的起源与本质是最重大的科学问题之一。在智能科学中，意识问题具有特别的挑战意义。存在如何决定意识，客观世界如何反映到主观世界中去，既是哲学研究的主题，也是当代自然科学研究的重要课题。意识涉及知觉、注意、记忆、表征、思维、语言等高级认知过程，其核心是觉知(awareness)。近年来，由于认知科学、神经科学和计算机科学的发展，特别是新的无损伤性实验技术的出现，意识的研究再度被提到日程上来，并且开始成为众多学科共同研究的热点。在21世纪，意识问题将是智能科学力图攻克的堡垒之一。

1. 智能科学
Intelligence Science
第十二章
史忠植
中国科学院计算技术研究所
http://www.intsci.ac.cn/
意识与注意
Consciousness and Attention

2. 25/9/12 史忠植 意识与注意 2
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

3. 25/9/12 3
意 识
意识的起源与本质是最重大的科学问题之一。在智能科学中，
意识问题具有特别的挑战意义。存在如何决定意识，客观世界
如何反映到主观世界中去，既是哲学研究的主题，也是当代自
然科学研究的重要课题。意识涉及知觉、注意、记忆、表征、
思维、语言等高级认知过程，其核心是觉知 (awareness)。近
年来，由于认知科学、神经科学和计算机科学的发展，特别是
新的无损伤性实验技术的出现，意识的研究再度被提到日程上
来，并且开始成为众多学科共同研究的热点。在 21世纪，意
识问题将是智能科学力图攻克的堡垒之一。
史忠植 意识与注意

4. 25/9/12 4
意 识
•当代著名思想家丹尼特（ D.C.Dennett）认为，“人
类的意识大概是最后一个难解的谜。 ……对意识，
我们至今如坠五里云雾中，时至今日，意识是唯一
常常使最睿智的思想家张口结舌、思维混乱的论
题。”在人类已建立的众多概念与范畴体系中，意识
是最为混乱的概念之一。
史忠植 意识与注意

5. 25/9/12 5
大脑如何思维
1、是一种自我感觉，例如处于内疚状态；
2、是能思想、有意愿或有感知觉的标志；
3、能感知、能理解或是在一定程度上能调控自己的思维；
4、在睡眠或昏迷状态下受到抑制的一种心智机能；
5、意识表现为经过深思熟虑以后的措施或行为；
6、意识的含义与 “注意”或“考虑”相近；
7、意识表现为对某种事物的关注或兴趣；
8、意识以强烈的感情色彩或明确的想
法为标志
。
在
威廉
·卡尔文
的
《大脑如何思维 》一
书中，对意识的 八
种
不同理解
：
史忠植 意识与注意

6. 25/9/12 6
希尔斯
特的意识定义
威廉·希尔斯
特（
William Hirst）在其
颇有影
响
的论文
《意识的认知
层面
》中，
把意识定义为 ：
“人们
对心理对
象（如知觉、表 象、或感受）的觉知
”。
希尔
斯
特在用觉知这个词时，其含义 包括能够用言语报告这
种觉知。
他认为
“人们
不仅能觉知到感觉、表 象和感受，
同时也能觉知到
他们正在体验到 它。他们知道他们自己
正
在看、正在想象和正在感受。 任何意识活动都包括 对
外部
世界和心理表 象的觉知， 还包括自我意识
。”
史忠植 意识与注意

7. 25/9/12 7
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
物质二
元论
史忠植 意识与注意

8. Descartes’ dualism
•The mind is a separate
substance from the body.
–What am I? I am a thing
that thinks. I cannot doubt
this, yet I can doubt
whether I have a body. So I
can be separated from a
body.
–The body has parts, the
mind has no parts. So they
are different kinds of thing.
25/9/12 史忠植 意识与注意 8

9. 25/9/12 9
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
性质二
元论
史忠植 意识与注意

10. Materialism and mental
properties
•Substances can have
different sorts of
properties
•Property dualism:
mental properties are
not physical properties
•Type identity theory:
mental properties are
physical properties
Hmm…
25/9/12 史忠植 意识与注意 10

11. The problem for dualism
•If the mind is just thought, not in space, and
matter is just extension, in space, how could
one possibly causally affect the other?
•All physical effects have a sufficient physical
cause. Nothing physical happens needs a
non-physical explanation.
•Mental causes would violate the laws of
physics, e.g. law of conservation of energy.
25/9/12 史忠植 意识与注意 11

12. 25/9/12 12
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
同一理论
史忠植 意识与注意

13. Mind-body identity and
reduction
•Ontological reduction: the things in one
domain (e.g. mental things) are identical with
some of the things in another domain.
•Reduction: this makes the ‘reduced’ domain
more intelligible
•If mind = body, then mental causation doesn’t
violate of laws of physics and we can
understand how it happens (usually physical
way).
25/9/12 史忠植 意识与注意 13

14. 25/9/12 14
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
功
能主义
史忠植 意识与注意

15. 功
能主义
史忠植 意识与注意 15
–Functionalism and the inheritance of traits
–Functionalism
•The principle that the best way to understand a
biological phenomenon (a behavior or a physiological
process) is to try to understand its useful functions
for the organism.
25/9/12

16. 25/9/12 16
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
泛
心理主义
史忠植 意识与注意

17. 25/9/12 17
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
涌
现二元论
史忠植 意识与注意

18. 25/9/12 18
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
行为主义
史忠植 意识与注意

19. 25/9/12 19
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
副
现象论
史忠植 意识与注意

20. 25/9/12 20
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
量子
意识论
史忠植 意识与注意

21. 25/9/12 21
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
认知主义
史忠植 意识与注意

22. 25/9/12 22
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
高
阶理论
史忠植 意识与注意

23. 25/9/12 23
Stanford Encyclopedia Of Philosophy
http://www.informationisbeautiful.net/play/what-is-consciousness/
佛教
主义
史忠植 意识与注意

24. 25/9/12 24
意识的定义
意识是
指大脑对认知、情感和意志等心理过程
的觉知、调
节或控制。”
其中，认知过程具体
包括注意、感知、记忆、
想
象、分析、综合、抽象、概括、判断、推理
等心理
操作过程。
史忠植 意识与注意

25. 25/9/12 25
意识
不可定义
S Sutheland 意识认为意识是一种既
吸引人又迷惑人的，而且又是不可
捉摸
的现象； 不可能说清楚它 是什么，它干什么 ，或它为何牵涉到这些。

不
识庐山真面目
只缘身
在此山中
史忠植 意识与注意

26. 25/9/12 史忠植 意识与注意 26
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

27. 25/9/12 27
意识研究的历史
• 历史上最
早使用意识这个词的是培根（
Francis Bacon）。
他
的定义是意识
就是一个人对自己思想里发 生了什么的认识。 所
以，意识问题一
直是哲学家研究的 领域。
• Wundt WMM(冯
特
)(1832-1920)创
立了实验心理学， 用内省
法
研究意识问题，一时意识问题成为心理学研究的主 流。意识
问题成为心理学的重要研究对
象。
• 1902年
加米斯
(James)提出意识
流的概念，指出意识就像流
水
一样波浪起伏，渊源不断。
• Freud认为人的感觉和行为受
非意识需要、愿望和冲突的影响
。
根据
Freud的观点，意识
流具有深度，意识与 非意识加工有
不
同的认识水平。它不是全或无的现象。
史忠植 意识与注意

28. 25/9/12 28
意识研究的历史
• 20世纪20年代WatsonJB(华生)(1878-1958)在心理学中
推
行行为主义，当时
"意识"问题无
法从行为科学进行定量
研究，
而被打人冷宫。
• 1950年
前后心理学与计算机发展 互相结合，信息加工学派
得
到蓬勃发展，在心理学研究的 文献中极少看到关于
“意识”
问题的研究。
• 20世纪70年代“意识
涧题开始受到一 些关注，到了如年代
中
期，逐渐形成一个多学科研究
“意识”问题的高
潮。
史忠植 意识与注意

29. 25/9/12 29
意识研究的历史
•1994年4月
在美国
Arizona召
开了关于意识的 会议，有来自
心理学、计算机科学、神经
网络、机器人学等专业的代表参加
。
•1997年国
际意识科学研究学 会
(Association for the Scientific
Studing of Consciousness: ASSC)成立，
召开意识问题国 际学
术
会议。会议主题分别是：
1997年
：内隐认知与意识的关系
1998年
：意识的神经相关性
1999年
：意识与自我知觉和自我表征
2000年
：意识的联合
2001年
：意识的内容 ：知觉、注意和现 象
• 2000年
汪云九、杨玉芳等召开香山科学会议
(138)：
意识与
脑
史忠植 意识与注意

30. 25/9/12 史忠植 意识与注意 30
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

31. 25/9/12 31
意识理论
1. 法伯
的意识观
2. 心理学的意识观
3. 还原
论
4. 剧场假设
5. 意识的主
动模式和感知模式
6. 微管假说
7. 量子
意识观
8. 神经
达尔文主义
9. 建
构理论
史忠植
：智能科学
. 清华
大学出版社
2012
史忠植 意识与注意

32. 25/9/12 32
法伯
的
意识观
法伯
的意识观

法伯
（
I.B.Farber）等人在其 《意识与神经科学 ---哲学与理论问题 》
一
文中，从三个层次讨论了意识概念
:
•第一个
层次是
“意识觉
察
” ——包括
感觉觉察、概括性觉察、元认知觉察和
有意识
回忆等四种。
•第二个
层次是
“较
高级的官能
” ——不仅
能被动地感知和觉察信息，还具有
注意、
推理和自我控制等 较高级的官
能(即还
具有能动作用
)。
•第
三个层次是
“意识状态” ——可
理解为一个人 正在进行的心理活动。

史忠植 意识与注意

33. 25/9/12 33
心理学的 意识观
普林斯顿
大学心理系 教授的菲力普
·约翰逊-莱尔德
（
Philip
Johnson-Laird）、
布兰迪斯大学（
Brandeis University）
语言学和认知学
教授雷
·杰肯道夫
（
Rav Jackendoff）、
加利
福
尼亚州伯克利的赖特研究所的 巴尔斯（
Bernard J．Baar
s）
达成三点共识：
•并
非大脑的全部活动都直接 与意识有关， 而且意识是一个主 动
的过程；
•意识过程有注意和某种
形式的短时记忆参与；
•意识中的
信息既能够进入到长时情景记忆中，也能 进入运动神
经系
统的高层计划水平，以便控制随意运动。

史忠植 意识与注意

34. 25/9/12 34
还原
论的
意识观
•诺贝尔奖获得者
，
DNA双螺旋
结构的提出者克里克
(F. Crick)
是
这方面的典型代表之一。 他认为意识问题是 整个神经系统高
级
功能中的关键问题，
1994年出
版了一本高级科 普书，名为
“The Astonishing Hypothesis”(惊
人的假设
)，
副标题为“用
科学
方法探索灵魂 ”
[95]。
他大胆地提出了一个基于“还原论”
的“
惊人的假说”。
•认为“人的
精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为和构成
及
影响它们的原子、离子和分子的性质所决定”。 他坚信，意
识
这个心理学的难题， 可以用神经科学的 方法来解决。
史忠植 意识与注意

35. 25/9/12 35
惊
人的假说
1、并
非大脑的全部活动都直接 与意识有关；
2、意识过程有 “注意”和“短
时记忆
”的
参与；
3、意识中的
信息既能进入长时情景记忆，
也能
进入运动 神经系统以控制随意运动。
在
弗朗西斯
·克里克的《惊
人的假说
——灵魂
的科学探索
》一
书
中基于
“黑箱”方法
的对意识的 三种界定 ：
史忠植 意识与注意

36. 25/9/12 36
剧场假设
意识理论
•关于意识问题，最经
典的一个假设即所谓
“剧场
中的亮点
”隐
喻。
在
这一个隐喻中，把多个感觉输入综合成一个有意识的经验，
比拟
为在黑暗的剧场内舞台上有聚光灯打出一个光亮点照到某
个
地方，然后传播给大量的无意识的观众。在认知科学中，关
于意识和
选择性注意的假设多数来自于这个基本的隐喻。巴尔
(Baar B J)是“剧场隐
喻
”的最主要的
继承和发扬光大者。
•意识的“
剧场假设”隐含着，在舞台上同时有许多角色在演出，
正像
人脑同时 接受内外感受器的多种刺激，但是只有少量角色
接
收聚光灯的照射，这中间有个选择问题，而且聚光灯不是停
留
在一个地方、一个角色身上，而是随着时间流动，观众代表
着
脑的无意识的 部分。
史忠植 意识与注意

37. 25/9/12 37
Baars全
局工作空间意识理论
史忠植 意识与注意

38. 25/9/12 38
Baars全
局工作空间意识理
论
GWT模型
要点
：
•只
有少数事件被意识到；
•聚焦
的意识类似起到亮点的作用，意识的内容被 限制的亮
点之内；；
•舞台
、后台与观众的互动是以一个全局全局工作空间结构
为
基础。
史忠植 意识与注意

39. 25/9/12 39
双模式
意识理论
•1977年
奥恩斯泰
(Ornstein)提出意识存在的
两个
模式：
主动一言语一理性 模式
(active-verbal-
rational mode)与感知一
空间一直觉一整体模式
(receptive-spatial-intuitive-holistic mode)，
分
别
简称为主动模式和感知模式。
•智力
活动是主动发生的
, 具有
左半球优势 ，而直觉
行为的感受性的，为
右半球优势 的。两个模式的整
合构
成了人类高级功能的基础。
史忠植 意识与注意

40. 25/9/12 40
微管假说
意识理论
•微管假说
以朋罗塞
(Penrose)最为著名。
他是当代著名
的
数理科学家。认为意识起源于神经 元中特殊的蛋白质
结
构
(微管)的
量子物理过程。神经 元的细胞组织中细
胞
骨架在传递信息上起重要作用，细胞骨架是由“微管”
构
成，由于其 空间尺度很小，应当用量子力学来考虑，
电磁
波有可能在其中传播。
•人们认为
从意识角度考虑，这个空间尺度太小，层次太
低
，从系统论角度考虑用这么小的空间尺度和低层次的
角
度，无法对如此复杂和高层次的功能做出完美的解释。
史忠植 意识与注意

41. 25/9/12 41
量子
意识观
•由于
量子特性与意识特性 都有超越常规计算局限性的共同
性，
可以期待通过量子计算方法去解决意识的自明性问题。
•在
量子力学与意识之 间，也许存在
10来个
组构层次：化学
键
、分子及其自组织、分子生物学、遗传学、生物化学、
膜
及其离子通道、突触及其神经递质、神经元本身、神经
回
路、皮层柱和模块、大规模皮层的动态活动等等。
•对意识的
探究更为合理的层次似应在与感知和 作计划层次
相
毗邻的组构层次，如大脑皮层回路以及不断变化的邮票
大
小的皮层区域间有放电模式参与的动态自组织层次。
史忠植 意识与注意

42. 25/9/12 42
神经
达尔文主义
•神经
达尔文主义是由美国洛克菲勒大学的艾德尔曼
（G.M. Edelman）提出的，其主要思想
借鉴了达尔文
的自然
选择学说，认为由神经 元通过紧密互联组成的神
经
元群是脑内神经 联结的结构和功能模式的选择性活动
主体。
而我们的意识 活动和心智活动就是动态的达尔文
过程，所有的行为现
象都是神经细胞活动的时空模式决
定的，
这些时空模式相互竞争中的每一时刻的赢家，就
将成为显现的心智
活动，特别是意识 活动。说到底，意
识
活动无非就是大量神经活动中模式选择“胜者为王”的
结
果。
史忠植 意识与注意

43. 25/9/12 43
神经
达尔文主义
Edelman(2003)在
阐述他的意识的自然观时， 列出一张表，
把
意识状态的特性 分成一般性，信息角度和主观方面三类：
一
般性特征
• 意识状态是
单一的，整合的和被大脑 构建的
• 是
可以被大量分化的
• 从
时间上考虑它们是顺序的，系列的和可以变化的
• 可
以把不同模式捆绑起来
• 具有结
构上性质，包括完形性，接近性以及填充性
史忠植 意识与注意

44. 25/9/12 44
神经
达尔文主义
信息
学上的特性
• 在一个
广泛的内容上有意 向性
• 具有
广路的可接近性及可联想性
• 具有中心一
外周，环境以及边缘效应
• 是对注意调制的主观感受
主观的特性
• 反映
了主观的感觉，感受性
(qulia)，现
象学上的感知，心 境愉
快
和不愉快
• 关系到在世界上的
地位和处境
• 给
出熟悉程度的一种感觉
史忠植 意识与注意

45. 25/9/12 45
神经
达尔文主义
来自
两类的信号
(自我
和
非自我
)是关
键的。
关系到
价值的信号与来
自
外界世界的分类，信
号
进行相关并迸人记忆
，以
便进行概念上的 分
类。
这种价值分类记忆
由再人
通路联络到外周
世界
信号的当前感知分
类。
史忠植 意识与注意

46. 25/9/12 46
建
构理论
•哲学家
兼计算机专家布克斯
(A. W. Burks)提出的计算
机建
构理论：
(1)意识要有意
向
(intention)，
即能选择一个目标，有方向
性
地进行搜索。
(2)意识要有
直接经验，如能感觉到 疼痛。
(3)意识要有
改正和修复的功能。当计算机的 局部系统出
现
故障时，它能自动地转到另一系统，或自动设计新的
程
序，以达到自身的完善化。

史忠植 意识与注意

47. 25/9/12 47
建
构理论
(4)意识要有觉
醒功能。人在睡眠时相当于系 统的不
活动期
，他在觉醒时才有自觉意识。同 样，计算机
具有
保护系统，在其不活动期，也能处于 工作状态
。
(5)意识
可以进行短时控制和制定 长时计划。从建构
角
度来看，意识是一种特定的计算机控制系 统，是
一种相对
简单的实时控制机 构，当系统处于觉醒状
态下，
它能指导短时活动并能实施长时计划。
史忠植 意识与注意

48. 25/9/12 48
意识的
方块模型
1988年
萨克特
(D.L. Schacter)等提出
了意识的方块
模型
。
史忠植 意识与注意

49. 25/9/12 49
意识的
方块模型
萨
克特
(D.L. Schacter)没
有给意识觉知系 统
(Conscious Awareness System, CAS)具体定
位，但他认为确
实存在
这样的意识觉知系 统，其活动是意识体验所 必需的，是与知觉、认知和行 动有关的脑 区相分离的。
在
这个理论背景下，无意识 视觉可以用视觉系统与意识觉知系 统的分离来解释。意识觉知系 统在介导意识
方面
起到了优势作用，并同时 执行其他功能。
史忠植 意识与注意

50. 25/9/12 史忠植 意识与注意 50
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

51. 25/9/12 51
意识的神经相关物
在
进行意识的自然科学研究中， 必然涉及探讨意识活动是哪
些
神经核团，哪个部位以及什么神经活动来体现意识 活动，因此创
造
出“意识的神经相关物”
(neural correlate of consciousness
，NCC) 这
个词。
美
国哲学家
Chalmers(1996)列举
文献中读到的意识
的神经相关物的具体内容 :
•大脑
皮质的
40Hz振荡
• 丘
脑的层内核
• 丘
脑
-皮
质系统的再入环
(re-entrantloop)
• 丘
脑
-皮
质系统中的
40Hz节
律
• 网
状结构

• 前
扣带回


史忠植 意识与注意

52. 25/9/12 52
意识的神经相关物
•NMDA(N-甲
基
-D-天门冬氨酸 )联
结起来的神经 集合
•时
间上拓展的神经活动
•低皮
质区上的反馈投射
•皮
质纹外
E到
前顶叶的神经道路
• VS/MT区
的神经活动
• 上
颞回的神经元
• 集
中点
(epicenter)上的神经
格式塔
(gestalts)
• 海马
上比较系统的输出
• 全
局性工作空间
(workspace)
• 激
活的语义记忆
• 高质
量的表象
• 动作
系统的选择性输入，等等
大脑
皮质的
40Hz振荡

史忠植 意识与注意

53. 25/9/12 53
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(1)无意识的
侏儒
(homunculus)
脑
整体的工作方式，大脑的 前部注视着感觉系统，感觉系统
的主要
工作是在脑的后 部进行的。而人并不直接知道他们的想
法
，而只知道意象中的感觉表 象。这时，前脑的神经活动是无
意识的。脑中有一个 "保儒
的假设
"，现在
巴不再时鬃，但是，
离
开这个假设，人如何能想 像他们自己呢
?
(2)刻板(zombie)模式
和意识
对于感觉
刺激，许多反应是快速的、瞬态的、刻板的和无意
的，
而意识处理的 东西更慢、更广，且需要更多时间决定合适
的想
法和更好的反应。进化上发展出这两种策略以相互补充，
视
觉系统的背侧道路
(大
细胞系统
)执
行刻板的快速反应
;腹侧
系
统
(小
细胞系统
)执
行的是有意识的识别 任务。
史忠植 意识与注意

54. 25/9/12 54
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(3)神经
元联盟
(coalition)
此
处联盟是
Hebb的
集群加上它们之间的竞争。 “注意”机制
相当于
舆论界和选情预测者的作用，试图左右选举形势。皮质
第V层
上的大锥体细胞好像是选票。但是，每次选举之间的时
间间隔
并不是有规律的。
(4)显性(explicit)表
象
视
场中某一部分的显性表象意味着存在一小组神经元，它们
对
应着这一部分的特性，可以像检测器那样做出反应，而无须
复杂
的加工。
史忠植 意识与注意

55. 25/9/12 55
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(5)高
层次优先
一个新的
视觉输人来到后，神经 活动首先快速地无意识地上
行到
视觉系统的高层，可能是前脑，然后信号反馈到低层次，
所以，
达到意识的第一 阶段在高层次，再把意识信号发送到额
叶皮
质，随后在较低层次上引起相应活动，当然这是过于简单
的
描述。整个系统申还有许多横向联系。
(6)驱
动性和调制性 联系
对
皮质锥体细胞而言，驱动性联系多半来自基底树突，而
调制性
输人来自丛状树突，它们包括反向投射，弥散状投射，
特别是
丘脑的层间核。从侧膝体到
Ⅵ区
的联系是驱动性的。从
背
脑到前脑的联系是驱动性的。而逆向联系多半是调制性的。
皮
质第五层上的细胞
(它
投射到丘脑
)是
驱动性的，而第六层则
是调制性的。 史忠植 意识与注意

56. 25/9/12 56
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(7)快照(snapshots)(
视
觉觉知过程由一系 列静态的快照组成，在离散的时间内有
一种
运动的感觉。视皮质上有关神经 元的恒定发放率，代表有
某种
运动发生，运动是发生在一个快照与另一个快照之间，每
个
快照停留的时间并不固定。对于形状和颜色的快照时间可能
碰
巧一样，它们的停留时间与
节
律或甚
至节
律有关。快照的停留时间依赖于
on信
号、
off信
号、竞
争
相适应等因素。
史忠植 意识与注意

57. 25/9/12 57
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(8)注意和
绑定
(binding)
把
注意分成两类是有用的
:一类是
快速的、显著性 驱动的和
自下
而上的
;另
一类是缓慢的，自主控制和自上 而下的。注意的
作用
为了左右那些正在竞争的活跃的联盟。自下而上的注意从
皮
质第五层的神经元出发，投射到丘脑和上丘。自上而下的注
意
从前脑出发，分散性地反投射到皮质
Ⅰ，Ⅱ和
层
Ⅲ上神经
元顶树
突
，可能途径丘脑的层间核。普遍认为丘脑是注意的 器官。
绑
定是把对象或事件的不同方面，如形状、颜色和运动等联
系起来。
绑定可能有几种类型。如果它是后天造成的，或者经
验学
得的，它可能具体化在一个或几个节点
(nodes)上，
而不
需
要特殊的绑定机制。如 果需要的绑定是新的， 那么那些分散
的
基本节点的活动需要联合起来一起活动。
史忠植 意识与注意

58. 25/9/12 58
Crick和Koch的意识
框架
Crick&Koch列举
意识研究中
NCC的十
条框架
(2003)
(9)发
放的风格
(styles)
同
步振荡可以在不影响平均发放率情况下增加一个神经元的
效率
。同步发放的意义和程度 仍有争议。计算研究表明其 效果
取
决于输入的相关程度。
(10)边
缘效应
(Penumbra)和意义
考虑一
小堆群神经元，它们对面孔的某些方面有反应。实验
者
知道这一小群细胞的视觉特性，但是大脑怎么知道这些发放
代表的是
什么呢
?这就
是“意义”问题。
NCC只
是直接关系到所
有
锥体细胞的一部分，但是它会影响到许多其他神经元，这就
是
边缘效应。边缘效应由两部分组成，一是突触效应，二是发
放率
。
史忠植 意识与注意

59. 25/9/12 史忠植 意识与注意 59
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

60. 25/9/12 60
有意识与无意识的
判别标志
——工
作
记忆的内容
既然意识是人脑对时
间逻辑思维和空间结构思维的觉 察、调节或控制。
要
判
断
是否有意识产生，至少要能“觉察”出思维过程。
任
何思维过程 都离不开
四
个
要
素
：思维
加工材料、思维加工方式、思维加工缓存区和思维加工机制
。
换
言之，只要缺少其中任一要素，思维过程 都将因难以进行而不能被觉察出来。
因
此，如果只是要判别是有意识或无意识 即仅局限于觉察思维过程的 话，问题
就
简单得多，因为要觉察出某种思维过程，并 不需要去仔细分析四 个要素中的
每
一个要素，只要抓住其中一个最 简单又与觉察直接相关的要 素就行了
——这
个要
素就是
“工作
记忆
” 。
这是因为，工作记忆与长时记忆不同，工作记忆中的
内容并
不长期保留，它只起缓冲存储器作用： 在思维加工过程中暂存加工对象
和
加工结果，加工完成后，其中内容 就会很快消失。因此，我们不必考虑思维
加工
的方式、机制，也 不必管思维加工的对象，只需考虑工作记忆中是 否有内
容，以及
工作记忆持续时间的长短就可 以觉察出是否有思维过程发 生。
史忠植 意识与注意

61. 25/9/12 61
显意识与时
间逻辑思维
时
间逻辑思维是建立在语言 符号序列的基础上，所以具有
顺序
性、持续性的特点。也 就是说，在运用基于语言符号的概念
来
进行判断、推理时，只能按照词语符号出现的先后顺序一步一
步
地操作，持续时间往往较长，尤其是在分析处理事物之 间的复
杂
关系时更为突出。总之，
在
逻辑思维情况下，其工作记忆的持
续
时间是较长的，加上是按线性、顺序方式工作，每一步骤都很
清楚
、明确。因此这种思维过程 很易于觉察，而且还可以由思维
主体将思维过程的
每一步骤用言语表述出来
---使内
隐的心理操
作
过程变成外显的言语活动。正是在这个意义上， 通常把时间逻
辑
思维称为“显意识思维”。
换
言之，显意识思维是 指其过程不仅
能被觉
察还能用言语加以描述的思维；
反之，其过程
若不能被觉
察
或不能用言语加以描述的思维皆属潜意识思维 ．
史忠植 意识与注意

62. 25/9/12 62
显、潜意识与
形象思维
空间
结构思维的材料是表象，表象又分事物属性表象和空间表
象
两种。对于事物 属性表象的加工，通常是用分析、综合、抽象、
概
括、联想、想象等方法。每一方法的具体操作过程和用言语概
念
作思维材料的逻辑思维过程虽然不同，但有类似之处
——这
种
思维也能
划分出心理操作步骤，故也能用言语描述，因而具有
显
意识思维 的特征。
但是
由于在
空间结构思维的场合，是以完整
的表
象作为思维加工单位，因而在这种场合，尽管在对表象进行
分析
、综合、抽象、概括、想象等过程中，也是 按顺序一步一步
操作
，但由于加工单元少，步骤较简单，所以工作记忆持续时间
往往
较短，有时在一 瞬之间对事物属性表象的分析、综合就已完
成。所以有
两种情况应该特别注意
：

史忠植 意识与注意

63. 25/9/12 63
显、潜意识与
形象思维
所以有
两种情况应该特别注意
：
（1）在
工作记忆持续时间过短，而思维主体 又未事先分配注意的情 况下，
这
种短暂的思维过程 可能未被觉察，从而成为
潜意识思维 ；
（2）在“创
造想象
”的
酝酿阶段，一般也有一段潜意识思维过程
。由于
创
造
想象和再造想象不同，它没有现成表 象可以利用，要
“无中
生有
”，重新
创
造出一个前所未有的新表 象来，因此在这样的新表象被初步构想出来之
前
，在工作记忆中将 会有一段空白。这段工作记忆为空白的时间，由于缺
乏
思维加工对象，一般说来思维过程将 不能进行，也无 法被觉察。更不能
用
言语描述，所以这是真正的
潜意识思维过程。
但是，如果这段时间内有
时
间逻辑思维与之 配合的话，这种思维过程 就有可能展开， 从而使创造想
象
过程得以完成。
史忠植 意识与注意

64. 25/9/12 64
显、潜意识与
直觉思维
对于
空间表象的加工，和对事物
属
性
表
象的加工相比又有许多新的
特点。
除了是用完整表象作为思维加工单位，这一点与事物
属
性
表
象的加
工
有共性以外，其他方面皆与对事物
属
性
表
象的加工不同。它不是线形、
顺序
的慢节奏加工，而是在整体综合、直观透视基础上快速作出的直觉判断。
所以我们
把这种思维称之为
“直
觉思维
”。
直
觉思维通常有两种：
简单
直觉思维
与复杂
直觉思维
。简单
直觉思维
的
加工对象是与空间视觉定位有关的空间位置表象，即上面所述的空间表象；
复杂
直觉思维
的
加工对象则是用来描述复杂事物之间结构关系的
“关系表
象
” 。
在
空间视觉定位情况下，工作记忆内必有关于客体 位置的初始特征值，以便
根据这些
特征值由思维加工机制确定客体的 空间位置；而在判断、处理复杂
事物关系的情
况下，由于事物之 间隐含的复杂关系是有待发现的，所以在 工
作
记忆中将不会有初始值。这是两种直觉思维的很大不同之处。

史忠植 意识与注意

65. 25/9/12 65
显、潜意识与
直觉思维

由以上
分析可见，以空间表象作为加工对象的空间结构思
维，由于其特点是
整体把握、直观透视、空间整合基础上进行
的
快速立体思维，其 工作记忆必然短暂，因而这种思维过程难
以觉
察，往往表现为
“潜意识思维 ”。尤
其是在复杂直觉思维中，
由于事物之
间复杂的内在关系一时 很难把握住，甚至经过较长
时
间思索也找不到这种关系。这时将会出现和创造想象过程中
的类
似现象
——有一
段时间工作记忆的内容为 空白。可见
复杂
的
直
觉思维是和 创造想象一样的真正的潜意识过程。
史忠植 意识与注意

66. 25/9/12 66
无
条件的显、潜意识思维

可
归纳出下列结论：
•时
间逻辑思维是无条件的显意识思维
，形象
思维一般来说也属
显意识思维；
•复杂
直觉思维和创造想象皆属无条件的潜意识思维
；
•形象
思维在一定 条件下可以是潜意识思维，
简单
直觉思维在一
定
条件下可以是显意识思维；
•对于
创造性思维来说，真正具有决定意义的是无 条件的显意识
思维和无
条件的潜意识思维。

史忠植 意识与注意

67. 左右
脑机能特 异化

左半球
主管言语、分析、逻辑、推理、数学、顺序等方面的言语类 信息
加工
，右半球主管韵律、节奏、绘画、视觉、空间等非言语类信息的加
工
；
显意识思维在
左脑，潜意识思维在 右脑；
创
造性思维的发 生取决于潜意识思维与显意识思维的结 合，也
就
是取决于具有上 述特异化分工特征的左、右脑机能的结 合；
传
统学校一贯只重视左脑教育， 而忽视右脑教育，因此要培养创造性思
维和
创造型人材就要大力发展 右脑教育。
关于
左、右脑机能特 异化的理论，在国内 外许多文献都可看 到。尽管
各
自的表述形式不完全 相同，但其实质是一 致的，基本上都包括有上面
几
层意思。
25/9/12 史忠植 意识与注意 67

68. 左右
脑机能特 异化

•右
脑倾向整体性加工
关于“
右脑倾向整体性刺激”的这一观点，并 不完全正 确。因为整体性刺激
就
是以表象作为思维材料的情况，也就是指空间结构思维，而空间结构思
维
包括直觉思维和 形象思维这两种不同类型的整体加工。
Jonides等人的
测
量结果已经证明这两种整体加工并非都在右脑。
•左
脑倾向处理言语 分析性作业

目前
关于言语 信息加工 机制在大脑 皮层区的定位问题，还为看到有象空间
视
觉信息加工 那样准确的定位报道，只是发现了许多新的与言语 功能有关
的
皮层区。从多数人群来看，也还没发现有不利于“左脑有言语 分析优势”的
证
据。
除
此以外，斯特隆斯沃（
Karin Stromswold）
根据神经解剖学，以及 用
计算机X线
判断层成象（
MRI）技术对有语言
缺陷儿童 进行扫描所得到的
证
据，也可为“左脑有言语 分析优势”提供佐证。
25/9/12 史忠植 意识与注意 68

69. 左右
脑机能特异化与创造性思维
左
脑有言语优势
右
脑有空间优势
逻辑
思维以言语 信
息
为加工对象
空间
关系信息等同于
全部
视觉信息
左
脑有逻辑思
维
优势
右
脑有全部视觉
信息加工
优势
逻辑
思维是无条件
的显意识思维
与
视觉信息相关的
思维
都是潜意识思
维
显意识思维在
左脑
潜意识思维在
右脑
25/9/12 史忠植 意识与注意 69

70. 左右
脑机能特 异化与创造性思维
左
脑有言语
分析
优势
右
脑有关系表
象加工
优势
左
脑有逻辑思维优势
右
脑有直觉思维优势
逻辑
思维是
显意识思维
创
造想象是
潜意识思维
显意识思维在
左脑
潜意识思维在
左脑
左
脑有属性表象
加工
优势
左
脑有创造想象优势
潜意识思维在
右脑
直
觉思维是
潜意识思维
25/9/12 史忠植 意识与注意 70

71. 25/9/12 史忠植 意识与注意 71
内容提要
•意识的概念
•意识研究的历史
•意识的理论
•意识的神经相关物
•显意识思维与潜意识思维
•注意

72. 什么
是注意
•心理
活动对一定的对 象的选择性和集中
性。
•通
常认为，注意 不是一种独立的心理过
程，
它并没有反映事物及其 属性，而被
视
作心理活动的一种积极的状态。
•认知心理学主要研究
选择性，将注意 看
作
一种内部机制
——实现对
刺激进行选
择
的控制和调 节行为两大功能。也称选
择
性注意。
25/9/12 史忠植 意识与注意 72

73. 注意的研究
•Moray（1969）认为注意的研究
应包括
以下6个
方面：
–（1）
选择性（
selectiveness）；
–（2）
集中性（
concentration）；
–（3）
搜索（
search）；
–（4）
激活（
activation）；
–（5）定
势（
set）；
–（6）
警觉（
vigilance）
25/9/12 史忠植 意识与注意 73

74. 过
滤器模型
基
本观点
（1）
瓶颈理论：选择是为了避免系统
超
载
（2）是一种
单通道模型：按照“全或无”
的
方式选择
（3）是一种
早期模型： 依据物理属性
（新
异刺激、强刺激）在高级分析之前
进
行选择
25/9/12 史忠植 意识与注意 74

75. 过
滤器模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 75

76. 过
滤器模型
批评
（1）无
法解释“鸡尾酒会效应”：非追随耳的内容
也能
够进入高级分析阶段
（2）无
法解释双耳分听中的意义效应
25/9/12 史忠植 意识与注意 76

77. 衰减
模型
(Attenuation model)
•由Treisman(1960,1964)提出, 她
认为过滤器
不
是按“全或无”的方式来工作
,而
是既允许追随
耳
的信息通过
,也
允许非追随耳的信息通过
,只
是
非追随耳的信号受到衰减
,强度
减弱了
,但
一
些信息
仍可得到高级加工
•已经
贮存在大脑中的 信息如字词在高级分析水
平
有不同的兴奋阈限
.没
有衰减的信号可以顺
利地
激活有关的字词
(如
追随耳的信号在通过
过
滤器时没有受到衰减
);非
追随耳的信号由于
受到
衰减而强度变弱
,常常
不能激活相应的字
词,但
是特别有意义的 项目如自己的名 字
,则
有
较
低的阈限
,可
受到激活而被识别
25/9/12 史忠植 意识与注意 77

78. 追
随
耳
非
追
随
耳
频
率强度等物理特征 分析
选择
性过滤器
意义
分析
O O O O O O O O
O O O O O O O O
自己名
字
反
应
T
r
e
i
s
m
a
n
的
衰
减
模
型
衰减
模型
(Attenuation model)
25/9/12 史忠植 意识与注意 78

79. 衰减
模型
(Attenuation model)
25/9/12 史忠植 意识与注意 79

80. 影响
记忆中各个项目的因素有个性的倾向
,项
目的意义
,
熟
悉的程度
,这
是个体因素
,客观
因素有上下文
,指
示语等
(情
境因
素
).
两
个模型的
不
同之处
不
同之处
: 衰减
模型将过滤器模型的“全或无”工
作方式
改为衰减
,从而
由单通道模型改成双通道或多通道模型
.
共同点共同点:: 第一,这
两个模型的根本点是相同的
,即都
认为高级
分析水平
的容量有限或通道容量有限
,必须通
过过滤器调节
; 第
二,这
种过滤器的位置在这两个模型中是相同的
,都
处在初级分析
和高级的意义之
间
; 第三,这
种过滤器的作用基本相同
,即
选择一
部分信息进入
高级的知觉 分析水平
,使之
得到识别
,注意
选择都是
知觉
水平的
. 因
此多倾向于将这两个模型合并
,称
之为
Broadbent-Treisman 过
滤器
-衰减
模型
,并将
它看作
注意的知注意的知
觉
选择模型
觉
选择模型..
衰减
模型
(Attenuation model)
25/9/12 史忠植 意识与注意 80

81. 由 Deutsch 和 Deutsch 于1963年提出，
他们认为
,几
个输入通
道
的信息均可进入高级分析水平
,得
到全部的知觉加工
,注意
不
在于
选择知觉刺激，而在于选择对刺激的反应
. 他
们设想中枢的
分析
结构可以识别一切输入，但输出是按重要性来安排的
,对重
要的
刺激才会作出反应
,对
不重要的刺激则不作出反应。 该理论
认为注意是对反
应的选择
,因
而称之为反应选择模型
注意的反
应选择模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 81

82. 注意的反
应选择模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 82

83. Hardwick(1969)在实验中 ,给
被试的双耳同时呈现刺激
,其中
包
括
给右耳或左耳随机呈现特定的靶子词
,要
求被试同时注意双耳
,
当
从右耳或左耳听到靶子词时
,都
要分别作出反应
. 结
果是右耳
和
左耳对靶子词的反应率都超过
50%,达
到
59-68%,双
耳的结果
十
分接近
. Shiffrin(1974)关于
辅音的识别的实验
,也
得到类似结
果
实验
证据
25/9/12 史忠植 意识与注意 83

84. 25/9/12 史忠植 意识与注意 84

85. 认知
资源能量分配
•1973年
卡尼曼
(D. Kahneman)提出
资源分配模型，
认为认知
资源有限性是相对的， 不是一个固定的数量
值
，它与唤醒连结在一起，在某 段时间内，唤醒水平
将决定注意的认知
资源数量
•决定注意的关
键是注意认知 资源的适宜分配
•认知
资源的分配机制是灵活的，它能根据人的实际需
要来调
节与控制，优先加工自己认为更为重要的任务
•因
此注意分配受制于个体的 唤醒水平、当时的意愿、
对
完成任务所需认知能力的 评估以及个体的某 些心理
倾
向
25/9/12 史忠植 意识与注意 85

86. 什么
是唤醒？
唤
醒是指一般的驱力状态，唤醒倾向于使我们知觉感
觉事
件的能量保持活跃。
唤
醒与操作水平
耶
尔克斯
—多
德森定律（
Yerkes-Dodson
Law,1980）
：唤醒与操作水平呈倒
U型
关系。这个
定
律只适应于困难最大的作业。
布
罗德斯特（
Broadhurst，1957）使
用容易、中
等难度和
困难的视觉辨别作业证明，当辨别作业困难
时，
倒
U关系是明显的，
但容易、中等难度时 则不明
显。
唤
醒与操作水平
25/9/12 史忠植 意识与注意 86

87. 唤
醒与操作水平
25/9/12 史忠植 意识与注意 87

88. 伊
斯特布鲁克（
Easterbrook,1959）
：唤醒与操作
之
间的关系可能和线索的利用有关。
当
唤醒水平提高
时，
就有限制应用指导线索范围的倾向。当唤醒水平
降
低时，选择性也降低，无关和有关的 线索都受到注
意。
随着唤醒水平的提高，被 试集中于有关线索，而
忽
视无关线索。然而，如果唤醒水平继续提高，选择
性
变得非常狭窄，因而一些有关线索也被忽视。
唤
醒与操作水平
25/9/12 史忠植 意识与注意 88

89. 注意与
唤醒的早期工作开始于二战对 警觉的研究，特
别是与
雷达装置的使用有关，后者要求观察者长时间
地
观看荧屏以搜寻敌机。
几项
实验结果都表明，当警
告信
号先于反应信号大约
0.2—0.5秒
时，反应操作
最
佳。更长或更短的潜伏期（线索之间的间隔）导致
缺
少警觉性或准备不足。
唤
醒与操作水平
25/9/12 史忠植 意识与注意 89

90. 25/9/12 史忠植 意识与注意 90
Resource Allocation Model
(Kahneman)
•What Affects
Allocation?
–Resources
•Arousal
•Available Capacity
–Other Effects
•Enduring Dispositions
•Momentary Intentions

91. 认知
资源分配模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 91

92. 认知
资源分配模型
诺
曼（
D Norman）和
波布罗（
D Bobrow）
把人的认知 活
动
或认知操作分为两类，资源限制（
Resource-limited）和
材料
限制（
Data-limited）
资
源限制是指由于资源有限，因而一旦它们全部被使用，则
没
有更多的资源去执行其他任务。资源限制任务是指：如果
把
执行这项任务的作业分配给较多的资源，那么这项作业便
得
到改善
材料
限制任务是指执行这些任务的作业所受到的 限制，不是
由
指派的资源有限造成的，而是由资料的质量问题造成的
25/9/12 史忠植 意识与注意 92

93. 认知
资源分配模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 93

94. 分
配策略：
第一，反映
不随意注意规则的持久倾向（如，给任
何新
奇的刺激、给突然运动中的任何对象、给其中
提到自己名
字的任何交谈提供能量）。
第二，
瞬时意向；
第
三，对要求的评估，有一个规则，当两种活动要
求
多于现有的 可用能量时，完成一种活动；
第
四，唤醒效应。
能
量需要的评价
认知
资源分配模型
25/9/12 史忠植 意识与注意 94

95. 影响分
配的因素
（1）
可供分配的能量受制于唤醒因素
（2）个人的
长期倾向
（3）当时的
任务要求（指导语）和目的
（4）
完成任务所需能量的评价
25/9/12 史忠植 意识与注意 95

96. 1、
优点
（1）
回避了过滤器在哪个阶段上的争论，持更
灵活
的观点
（2）能解
释多种注意现 象
2、
缺点
（1）
总资源的多少无法确定，一项任务需要多
少
资源及如何分配难以量化，不能得到整体上
的实验
证明。
（2）
忽视了注意内部过程、加工阶段的研究。
认知
资源分配模型
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97. 20世纪80年代
初期，特雷斯曼
(A．Treisman) 提出的特征
整
合模型把
注意和知觉 加工的内部过程紧密地结合起来，并 用“聚
光灯
”形象地比喻注意的空间选择 性，受到认知心理学家、神经
生
理学家以及神经计算学家的高度 评价。根据这一模型，视觉处
理过程被
分为两个相互联系的阶段，即预注意和集中注意阶段。
前者
对视觉刺激的颜色、朝向和运动等简单特征进行快速、自动
的并行
加工，各种特征在大脑内被 分别编码，产生相应的“特征
地
图”。特征中的 各个特征构成预注意的表 象。预注意加工是一
个“自下
而上”的信息处理过程，并 不需要集中注意。特征 地图中
的
各个特征在 位置上是不确定的，要 获得物体知觉 就需要依靠集
中注意，
通过“聚光灯”对“位置地图”进行扫描，把属于被搜索目
标的
各个特征有机 地整合在一起，实现特征的 动态组装。
聚光灯
模型
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98. •电
生理实验表明， 集中注意可以引起与被注意事 件相关的神经
元
的同步发放。这种同步发放通常表现为
40周左右
的同步振
荡
。这一发现为注意的特征 整合模型提供了神经生理证据。然
而
，注意的“聚光灯”如何从一个位置移向另一个位置，这仍然
是一个有
待解决的问题。
•注意的“
聚光灯”模型是一个具有 广泛影响的认知心理学 模型。
然
而，它并没有被神经生理学家普遍接受。有些理论甚至对注
意“
聚光灯”的客观存在也提出 了疑义。比如，注意的 竞争理论
就
认为，注意机制并 不是视野中快速扫描的“聚光灯”，而是大
脑的多种神经机制为解决物体
竞争和行为控制 而产生的涌现特
性。
聚光灯
模型
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聚光灯
理论
•“注意的
聚光灯理论”（
Spotlight Metaphor）
Crick认为注意
就像聚光灯一样在信息处理空间移动和搜索，是
被注意的
区域（或特征）的 信息处理得到增强，而其外的信息则
被
削弱甚至忽略。

•“注意的
整合竞争假设”（
Integrated Competition
Hypothesis）
Ducan把
感觉，记忆，控制既 肢体运动等诸系统作为一个整体，
认为
不存在单独的仅用于注意的系 统，甚至注意的各功能组分（
如
裁剪，竞争，整合等）也没有显著的定 位；选择是多个脑区相
互
竞争、协调的结果，注意是解决 这些竞争的许多神经机制的一
种
突现特性。

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