第六章 神经心理学
大脑生理学
不考虑整个神经系统我们就无法理解大脑，因为大脑是神经系统中最重要的组成部分。所有的动物，包括人类都有神经系统，尽管不同种类的动物的神经系统的复杂性各不相同。
人类的神经系统是所有动物神经系统中最复杂的，它由两个部分组成。第一个组成部分是中枢神经系统，它由脑和脊髓组成。脑是神经系统的控制中心，它负责解释和储存从各个感官获取的信息，并利用它们控制身体。
周围神经系统
神经系统的第二分区是周围神经系统，它由脊神经和脑神经构成。周围神经系统将中枢神经系统与身体其他部分相连。在周围神经系统中的神经几乎都是脊神经，它们通过脊髓同脑相互影响。脑神经则不通过脊髓与脑联系，它们与脑直接发生联系。除了迷走神经外，脑神经大部分与头部、背部和肩部相连。它们把大脑与眼睛、耳朵及头部的其他部分联系起来。脊神经与脊髓相连并把中枢神经同身体其他部分相连，包括内脏、皮肤和肌肉等。
自主神经系统与体神经系统
周围神经系统本身分成两个部分，即自主神经系统和体神经系统。自主神经系统控制身体内部的自动功能（无意识的或不自愿的），如分泌唾液、瞳孔放大、呼吸、心跳和消化等。体神经系统控制附着在骨骼上的骨骼肌肉，主导身体的自愿运动（故意的或有意识的）。
自主神经系统与体神经系统由两种神经元（神经细胞）发送信息。
传入神经或者说感觉神经把来自内部器官的信息，或者来自眼睛、耳朵、鼻子、舌头和皮肤等传感器的信息传给中枢神经系统。
传出神经或者说运动神经沿着相反的方向传递信息，把中枢神经发出的信息传给自主神经系统的内部器官和体神经系统的肌肉。
交感神经与副交感神经
自主神经系统可以分成两个部分：交感神经系统与副交感神经系统，两者都能处理中枢神经系统传给身体内部器官的神经冲动。交感神经与副交感神经的作用是身体需要突然的能量变化时，在身体上产生平衡反应。
如果一个人要跑，心和肺被激活，而消化系统的活动被降低。为了达到这个目的，就要通过传入神经得到感官信息的反馈，但这两个神经系统大部分都由传出神经构成。
交感神经系统与副交感神经系统控制着身体内各个器官所应有的能量及应有能量的获取时刻。交感神经系统与副交感神经系统的神经活动的水平以及两个神经系统的交互影响决定着每个器官的运动结果。通常来说，交感神经刺激活动；副交感神经减少活动。交感神经促使身体各器官释放更多的能量；副交感神经促使各器官保存能量。一个人受到惊吓时产生的斗争—脱险反应就是交感神经系统的功能之一。
中枢神经系统
脊髓位于椎管内，长约45厘米；它受到脊骨中脊椎（相互交错的骨骼）的保护，脊髓上端平枕骨大孔处接延髓，下端平第一腰椎体下缘。脊椎的横断面图显示它含有一片被白色组织包裹的H形的灰质。灰质包含着高密度的神经细胞体，这些细胞体直接与把脊髓与身体其他部位连在一起的神经细胞相连。白色组织由能够在脊髓中上下传递信息的神经元组成。
含有脂肪的髓磷脂包裹着白色组织并赋予它鲜明的色彩。人类在胎儿的阶段，脊骨围绕着脊髓生长，形成厚厚的骨盾，保护着脊髓这个脆弱的神经组织。猛烈的冲击（如汽车碰撞）会撞碎脊骨从而对脊髓构成严重的伤害。当这种情况出现时，受到损伤的脊髓以下的身体部分无法与大脑交流信息，立刻会陷入瘫痪。受到严重损伤的脊髓中的神经细胞会断裂，且无法重新连接起来，因此，这种瘫痪是完全的、永久性的。
髓膜
脊髓和脑被3层被称为髓膜的组织保护起来。最外层是一层坚硬的防水物质叫做硬膜。一些头骨受到损害的人，会因为他们的硬膜会完好无损地保存下来而不会有任何程度的脑损伤。在硬膜里面是蛛网膜，之所以这样命名是因为它的形状类似蛛网。蛛网膜像海绵一样紧密地联结在一起，就像汽车的挡板一样保护大脑。在蛛网膜下面是蛛网膜下隙，它里面包裹着血管。紧贴着脑与脊髓神经组织表面的是脆弱的软膜，当伤害发生时，软膜可以起到缓冲的作用。
脑脊液
脑与脊髓还受到液体——脑脊液的保护。像水晶一样清楚的脑脊液充满了脑与脊髓中的蛛网膜下隙和脊髓的中空部分或中央管。因此，脊髓和脑实际上是悬浮在脑脊液中。它可以对身体运动引起的冲击起到缓冲作用。
脑脊液由脑中4个相互连通的称做脑室的腔产生。脑脊液流经大脑中的两个侧室和第三室，到达脑干中的第四室。然后经过第四室，向上进入蛛网膜下隙，向下进入脊髓中央管和脊髓外鞘。最后，脑脊液流入颈部的静脉血管。如果脑脊液的流动受到阻碍，就会产生聚集并引起脑室的膨胀，这会引起叫做脑水肿的疾病。为了治疗脑水肿，外科医生会在脑室中插入机械导管，这样就可以使多余的脑脊液流出。
大脑各部
大脑有3大区域：脑的最后部、中脑、前脑。解剖学家将3个区域分为5个部分，每个部分都是因为其他动物的进化所引起。每个分支都有自己的功能，并在日常生活中发挥重要作用。
脑的后部1：脑脊髓
脑脊髓也叫延髓。脑脊髓把大脑其他部分的信息传递给脊髓，再由脊髓传到身体各部分。在末脑中，脑桥是一个网状结构，之所以称为脑桥是因为它像网一样。网状结构几乎与我们自主神经系统的所有活动紧密联系在一起，包括我们的睡眠和呼吸反射。同时，它也在我们的认知活动（如集中注意力和指引运动方向）中发挥着很大的作用。
脑的后部2：后脑脑的中部
后脑是脑的最后半部的第2个组成部分，分为脑桥和小脑。
脑桥 脑干表面的突出部分，包含有一部分不位于脑髓中的网状结构。一些脑神经也存在于脑桥中。
小脑 后脑的第2部分是小脑，小脑就是小型的脑。它是脑干后部较大的结构，形状有点像花椰菜，与脑的其他部分有明显的区别。它的主要功能与运动活动有关（肌肉运动），对感觉运动、感官接收器与肌肉反映的相互作用至关重要。小脑受到损害的人缺乏方向感与平衡感。
与后脑和前脑不同，中脑没有别的分支。中脑被一层叫做脑盖的组织覆盖。在中脑的顶部，脑盖形成两个块状物——上丘和下丘。下丘负责处理来自耳朵的信息，上丘负责处理来自眼睛的信息。中脑还有一个大脑导水管，连接第三、第四脑室。大脑导水管被导水管周围灰质所包裹，灰质可以缓解疼痛，有类似于麻醉剂的作用。在中脑中还有两个叫做脑黑质和红核的区域。这两个区域对感觉运动系统至关重要。
脑的前部1：间脑
脑的前部由间脑与终脑两部分组成。间脑包括丘脑、下丘脑和视交叉。
丘脑 丘脑位于脑干的上部，是一对圆形突起块，都位于第三脑室的一边。这一对圆形突起块由一条穿过第三脑室的灰质团块（中间块）相连。一些人没有丘脑间粘合，但是科学家认为这些人的大脑会得到适应性的补偿——大脑某些方面的适应能力叫做神经可塑性。
丘脑经常被认为是感官与脑皮质间的传送站。脑皮质是脑的最外部，有许多皱褶和沟回，更准确地说是脑回和脑裂。丘脑处理原始信息然后向脑皮质的正确区域发送信息，来自眼睛的信息由外侧膝状核处理，而中侧膝状核则负责处理耳朵的信息。前侧膝状核负责处理有全身各部分的体觉神经接收器发送的信息。丘脑更突出的部分与大脑的其他区域相连，其中一些与解释感觉刺激无关。
下丘脑 它的结构比丘脑更小。它在身体的许多行为和活动中（如情绪状态）扮演着重要角色。它还能通过控制与小脑直接相连的脑下垂体释放的荷尔蒙来影响一些情绪。脑下垂体有时也叫做内分泌腺之母，因为它的功能是促使一些腺体释放荷尔蒙。脑下垂体对性功能十分重要，它还能引发妇女的生理期。
视交叉 它是间脑的重要组成部分，来自眼部的视神经在此汇集。神经从视交叉出发进入大脑形成视神经。由于一些来自眼部的神经会进入各自相反的脑部，所以视交叉成X形。
两眼的左视野会被传到右脑，而两眼的右视野会被传到左脑。丘脑中其他需提到的部分是两个乳状突起，负责脑下垂体的一些活动。
脑的前部2：终脑
终脑是人类大脑中最大的组成部分。它包括两个脑半球和脑皮质。终脑负责大部分信息的接收、处理和储存，并启动一些自愿运动。学习、记忆、语言理解、处理问题等这些功能都在终脑里进行。人类最复杂的解剖结构也在终脑。
脑皮质 脑皮质是带有褶皱的组织，覆盖在脑半球的最外面。褶皱加大了脑皮质的数量使其能被头盖骨容下。大的褶皱叫脑裂，较小的褶皱叫脑沟。脑回是褶皱间的桥梁。脑裂在所有人的脑中都处于同一位置，但是不同人的脑沟的大小和形状有很大差异。纵的脑裂将大脑分成两个部分，神经束是两个半球进行信息交流的唯一途径。最大的神经束叫做胼胝体。每个脑半球有一个外侧裂和中侧裂，它们增加了皮质的大小。前中央脑回包含了身体各部的详细信息并与运动行为相关。后中央脑回很大程度上与身体的感官接收器系统相连。解剖学家根据沟回来定义每个脑半球的四个主要脑叶，按照从距离脸部的近远顺序依次是：额叶、颞叶、顶叶、枕叶。
额叶 两个额叶正好位于脸的后部，在中间脑沟处结束，前中间脑回属于额叶的一部分。在进化意义上，额叶是人类大脑最新具有的组织，包含着参与人类非常复杂认知功能和行为的一些区域。额叶受损会产生“执行功能障碍”，在这种情况下，患者无法规划行动，变得注意力分散，并会失去抑制冲动的能力，也叫抑制解脱。左额叶的一个重要组成部分称为布洛卡区域，与语言产生有关。
颞叶 颞叶位于每个脑半球的底部。它们接受来自丘脑、与听觉及平衡相关的脑神经传来的信息。语言是一项与颞叶相关的重要功能，在许多人的左颞叶都有一个与语言理解密切相关的韦尼克区。短期记忆转换为长期记忆也与颞叶相关。
顶叶 顶叶位于中间脑沟和每个脑半球的枕叶之间。后中央脑回是颞叶的一部分。顶叶以比较高级的方式处理空间信息，如创建心理图像和辨认脸部特征等。
顶叶也同负责感觉身体组织活动的本体感觉系统有些关联。对顶叶的破坏会造成单侧性忽视，在这种情况下，患者会忽视来自空间另一边的刺激。受单侧性忽视影响的人不会注意身体某一边的事物，他们只能对脸的一边化妆或仅梳理一边的头发。
枕叶 枕叶位于每个脑半球的后部，视神经的末端在此区域内。枕叶的主要功能是处理视觉信息。枕叶把视神经携带的信息分为颜色、形状和单个物体的特征。对枕叶的破坏会导致失明和只能以照片的方式而非移动图片的方式观察世界。
心理学家对颞叶和额叶的研究比对大脑其他区域的研究要多。在脑皮质下，脑半球的大部分区域被皮质上的神经连接所占据，这部分区域可以粗略地称为脑边缘系统。它的功能是激发与联系间脑与终脑。一些行为如吃、战斗、逃跑、性唤起等都由脑边缘系统控制。脑边缘系统的组成部分基底神经节由那些似乎与自发肌肉运动有联系的神经细胞组成。出现肌肉运动问题如僵化和颤抖特征的帕金森病就是基底神经节的神经细胞受损的结果。
神经体系中的细胞
人体中有各种不同种类的细胞。每个细胞都有自己特殊的功能，要么与胃部相连，要么与身体其他部分相连。神经系统的各个细胞也分成不同的种类，每种细胞都有自己的功能。在人体神经细胞中主要有两种细胞：神经元和神经胶质细胞。
神经元
神经元（神经细胞）要么单个间相互交流信息，要么百万或千万个组成网络相互交流信息。中枢神经外的细胞结合成电缆状神经链，通过脊髓把大脑与身体其他部分连接起来。按照功能的不同，神经元可以分成3种不同的类型：运动神经元、感觉神经元、中间神经元。
运动神经元 运动神经元把来自中枢神经的信息传递给肌肉和腺体。运动神经元引起有意识的运动以及其他如激素分泌等活动。典型的运动神经元像一棵树，有根系统、树干、枝叶系统。在根系统的中央，有神经元细胞体。在细胞体内，有细胞核。细胞核是细胞的控制中心和基因物质的存储地。细胞体的其他重要组成部分包括产生细胞所需能量的线粒体和合成蛋白质的核糖体。神经元的“树干”叫做轴突，它的长短取决于细胞的类型。
轴突被一层含有脂肪物质的髓磷脂所包裹。髓磷脂把轴突隔离开来并能加速神经元之间的电活动。但是髓磷脂并没有把轴突完全包裹起来，在髓磷脂鞘之间存在微小的缝隙，这里没有髓磷脂，这些缝隙就是著名的朗飞氏节。轴突的“枝干”部分位于树突的另一端，每个枝干都有轴突终末。轴突终末通过附近的神经细胞连接起来并穿过被称做突触的节点。神经元的每个根和枝干通过突触与其他许多神经的树突或其他组织相连。
感觉神经元 感觉神经元把眼睛、耳朵、鼻子、舌头、身体上的感觉接收器、器官和皮肤上的神经冲动传给中枢神经系统。每个感觉神经元都属于特定的感觉系统，它不会报告其他感觉系统侦测到的变化。比如，一些感觉神经元仅可以侦测到热度，另一些则仅可以侦测到压力。感觉神经元不同于运动神经元，因为它的细胞体的轴突从两个方向向外扩展，而它的树突是从轴突的一端向外延伸而不是包裹着细胞体。
中间神经元 中间神经元仅存在于中枢神经系统中。单个中间神经元可以把许多神经细胞与许多神经元连接起来，而且神经细胞经常也传递中间神经元。中间神经元没有树突，仅由具有轴突和轴突末端的细胞体组成。
皮质神经元 皮质神经元包含两种其他神经体系所不具有的神经元。棱锥形细胞因其棱锥体型而得名。当使用脑电图来记录来自人脑的数据时，脑电图所侦测的电子活动主要由棱锥细胞产生。这是因为棱锥细胞以特殊的方式指向放置脑电图记录电荷的头皮表面。星形细胞是脑皮质的另一主要细胞。
神经胶质细胞脑皮质的神经元层
除了神经元以外，中枢神经系统还包含有神经胶质细胞。神经胶质为神经元发挥作用提供支持。在中枢神经系统中，神经胶质的数量是神经元的10倍，对于轴突周围髓磷脂鞘的形成至关重要。神经胶质细胞的重要作用之一就是为神经元提供营养，因此许多神经胶质细胞都同携带营养的血液细胞相互影响。同时，神经胶质会把神经元的老化物质带走以清洁神经元。星形胶质细胞是已知最大的神经胶质细胞，它可以阻止有害物质通过血液进入大脑。
脑皮质有6层彼此间有特定联系的细胞，每一层细胞都有不同的类型，并存在着一定的内在联系。科学家把最靠近大脑表面的一层编为I，最深一层为VI。棱锥形细胞在第二层、第三层、第五层，星形细胞存在于第二、第三、第四、第五和第六层中。
我们还没有完全理解不同层之间的相互影响，但是我们知道第五层的星形细胞似乎负责处理来自感官的信息，而第六层有来自丘脑末端的突出物。第五层的菱形细胞发出与肌肉活动有关的神经冲动，并把它们从脑皮质送到脊髓。每一层的厚度取决于它们所覆盖的大脑区域。比如，与感官相连的大脑区域就有比较厚的第六层，而在控制肌肉和腺体活动的区域则有比较厚的第五层。
神经脉冲
为了完成各自不同和复杂的任务，神经元需要相互交流。这包含两个过程：通过神经冲动的电活动、使用神经传递素的化学过程。
突触对于细胞之间的交流很重要，神经元之间的交流及其与肌肉和腺体的交流正是发生在突触。一个突触包含有交流的细胞之间的裂缝，它也包括突触裂缝两边的细胞的一部分。比如轴突终末发出信号，树突的一部分接收神经脉冲。神经脉冲从细胞体向下传到轴突再到轴突终末。在那儿，神经脉冲利用神经传递素穿过突触裂缝。
溶液中的化学包
所有的细胞，包括神经元都像溶液中的化学包。细胞膜包裹着细胞和构成细胞的物质，控制着细胞内外物质的流动。细胞膜内的液体称做细胞内液。大脑的细胞之间和细胞外面充满细胞外液，许多重要的化学物质都能溶解在这些液体中，其中最重要的是钠离子和钾离子。离子就是有正负电荷的原子（非常小的微粒），钠离子和钾离子都有正负电荷。
静息电位
当细胞没有被刺激所激活时，细胞膜处于静息状态（或者说静息电位）。在静息电位状态下，细胞内部的钾离子的浓度大于细胞外部的钾离子的浓度，外部钠离子的浓度要大于内部钠离子的浓度。神经细胞不停地将钠离子排到细胞外部，把钾离子吸收到细胞内部。钠离子和钾离子都会以不同速度穿过细胞膜扩散。在静息状态下，钾离子穿过细胞膜扩散起来比钠离子更容易，这导致细胞外面正离子的浓度大于细胞内部正离子的浓度，但是在细胞内部存在的钾离子仍然比细胞外部多。正离子总体上的分布不均使细胞内部呈现微弱的负极。
动作电位
当神经传递素刺激神经元使其产生脉冲时，神经脉冲，或者说动作电位就出现了。细胞膜受刺激的部分打开，钠离子涌进细胞，这导致细胞内部突然呈现正电荷。这种现象叫做去极，因为原有的电荷被颠倒了。当细胞内部与外部电荷差距变小时，钾离子通道微微打开，这使得钾离子可以从细胞中流出，这样细胞内部再次呈现负极。这种现象叫做复极化（因为电荷变为正常）。但此时，进来的钠离子导致细胞膜的邻近地区开放了更多的钠离子通道。结果，更多的钠离子涌进细胞膜，这样就暂时转变了该区域的电荷。接下来，钾离子通道打开，钾离子涌出去，细胞膜的这一区域回到正常的电荷状态。通过这种去极和复极的交替出现，电荷沿着细胞体和轴突传递到轴突终末。
抑制局部电位
在神经元回到静息电位之前，不会有进一步的脉冲出现。在复极化过程中，细胞所获得的负电荷大于动作电位出现前它所具有的负电荷。负电荷的微弱加强使得细胞不会反复产生动作电位，这就是我们熟知的抑制期或相对不应期（如果神经元受到强烈的刺激，可能这种刺激是某个感官侦测到某种变化，抑制就不会出现）。当钠离子通道完全紧闭时，也不可能有新的动作电位，这就是绝对不应期，它可以持续两毫秒。相对不应期的一毫秒后，又会有一股钾离子流入细胞中，细胞再次进入静息电位状态。
细胞内外电荷的差叫做局部电位。神经元的树突在同一时间内会接受到几千个信号。每个刺激都会导致局部电极转换，但可能不会造成局部动作电位。当许多局部电位出现时，它们的电极就会结合成空间聚类，结果造成一个电极比其他电极更强烈。这种正空间的电荷改变产生动作电位，电荷之间可以互相抵消，使得总电荷为零。
连续激活释放，吸收和再摄取
如果不受到其他神经元刺激产生神经脉冲，运动和感觉神经元会一直保持怠惰状态，但是中枢神经系统的许多其他神经元会连续产生动作电位。还有一些中枢神经系统会在固定间隔期内产生动作电位，这种现象叫做振动。更多的中枢神经系统的神经元是不规则地产生动作电位。人类大脑非常复杂，人们无法说明这些神经元的电活动产生在中枢神经系统的哪个部位。研究人员认为，许多细胞不用其他细胞刺激会自发地激活自己并产生动作电位。大脑中这些细胞的存在使其可以传递两种形式的信息，而不是一种——自发激活的神经元能够提高或降低它们的活动水平，而受到刺激才会活泼的神经元仅能提高活动水平。
神经传递素
一旦神经脉冲到达产生电冲的细胞终端钮，它会携带信息穿过突触（两个相同细胞之间的结合点）。被称为神经传递素的化学物质就是用来完成此项任务的。不是所有的神经都是顺着它们的轴突来传递神经冲动的。运动神经元和感觉神经元中存在轴突，而大脑中某些部位的神经元，包括与学习、记忆、计划和认知有关的区域则没有轴突，不能通过神经脉冲交流，它们使用神经传递素。
神经元的终端钮有一个微小的泡囊（充满液体的囊），里面含有精神传递素和能使细胞内的化学物质变为神经传递素的扁平囊。当神经脉冲到达神经元的终端钮时，它促使一些神经传递素与细胞壁融合，使神经传递素的分子溢出到突出间隙中，这种方式叫做胞外分泌。
在突出间隙中，神经传递素发生两种变化。一些神经传递素扩散到突触的另一边，附着到下一个神经元的突出后膜上，这叫做摄取。另一些神经传递素会在间隙中漂浮，仅被首先释放出它们的同一神经元所摄取，这叫做再摄取。
神经传递素的种类
目前，有4种已知的神经传递素。但是，因为已知的神经传递素无法解释大脑所具有的一些功能，所以至少还应存在另外4种神经传递素。
除了大分子的神经传递素或神经肽外，还有3种主要的小分子神经传递素：氨基酸传递素、一元胺神经传递素和乙酰胆碱。
另外，20世纪80年代，研究者发现气体一氧化氮的分子分裂后可以具有神经传递素一样的功能，这就有了一个新的、第五种气态传递素。
小分子的神经传递素被储存在泡囊中，这些泡囊由突触前膜的一部分或脱离了神经元的终端钮的一部分构成。它们靠近有着很多钙通道的突触前膜区域。当受到神经脉冲的刺激后，钙通道就会打开，突触泡囊与突出前膜相融合，通过通道向突触间隙释放神经传递素（这是细胞外分泌）。
小分子神经传递素与邻近神经元的突触后膜的接收器分子相结合，之后会出现以下3种情况的一种：
（1）分子可能会为一种特殊的化学物质和它的离子打开通道。
（2）分子可能会关闭通道，阻止离子进入细胞。
（3）分子可能会促使突触前膜发生一系列化学反应。当神经传递素与突触后膜细胞结合并与细胞内的化学物质形成新的分子（这些新形成的分子被称为第二信使）时，上述过程就会发生。
小分子神经传递素的生命非常短暂。它们会被突触液体或突触后膜细胞中的酶分解，或者被突触前节点再次摄取和利用。
氨基酸神经传递素 氨基酸神经传递素在距离很近的神经元间的突触发生的快速变化中扮演着重要角色。氨基酸是蛋白质的组成部分之一。氨基酸有天冬氨酸盐、谷氨酸盐、氨基乙酸、伽玛氨基丁酸4种类型。前3种可以从食物营养中获取，伽玛氨基丁酸可以从谷氨酸盐中合成，这种合成过程可以引发神经元产生神经脉冲。其他的氨基酸传递素包括20种具有类似大脑中内啡呔（天然止痛药）作用的大分子缩氨酸。这些氨基酸传递素有时发挥类似身体中荷尔蒙的作用。
一元胺神经传递素 一元胺神经传递素由一元胺氨基酸单独产生。一元胺的效果通常比一元胺酸神经传递素的作用更广泛，它们的化学结构通常也稍稍大一点。在许多神经元细胞体存在的脑干中，一元胺神经传递素的浓度较高。神经元尽可能从不同的地点释放出一元胺，一般有多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、5-羟色胺4种主要类型。
多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素都由消化酶酪氨酸产生。由释放多巴胺的神经元产生的酶作用于酪氨酸产生左旋多巴，而另一些酶从左旋多巴产生多巴胺。多巴胺参与运动、注意力和学习过程。缺乏释放多巴胺的神经元会造成帕金森病，导致颤抖、肢体僵化以及平衡问题。这种疾病可以通过合成左旋多巴治疗，但短暂的药物作用过去之后，帕金森病的症状会重新出现。过量的多巴胺会造成精神分裂症，在这种状况下，人会无法区分现实与错觉。多巴胺可以用来产生去甲肾上腺素与肾上腺素，这两者可以调节机敏性和对威胁做出快速反应的能力。
5-羟色胺在睡眠与觉醒、对疼痛的敏感性和控制胃口与心情过程中发挥部分作用。它来自于化学物质色氨酸，色氨酸本身是从食物中摄取的营养分解的产物。缺乏5-羟色胺会导致精神分裂行为。
乙酰胆碱 乙酰胆碱由从饮食中获取的胆碱产生。这种神经传递素在肌肉细胞、运动神经以及肌肉连接中的作用非常重要。乙酰胆碱也出现在自主神经系统的突触中，还参与记忆功能。来自同一家族的另一种化学物质会把乙酰胆碱分解成两种更小的化合物，使突触间隙里的乙酰胆碱丧失活性。而分解成的两种化合物会被终端钮摄取，并能被循环利用。
神经肽 一类重要的大分子神经传递素是神经肽，它由一连串的氨基酸分子组成。1975年神经肽被确认为是一种神经传递素。神经肽泡囊表面上比小分子泡囊更黑、更大，它们可以存在于终端钮的任何地方。不仅终端钮功能释放神经肽，突触的一边也可以释放神经肽。因此神经肽比神经系统中的神经传递素作用更大。
许多神经肽都会像身体一些部位的激素一样发挥作用，这些肽由内分泌腺释放。最近，科学家在神经组织中发现了各种浓度的肽。这表明由神经元产生的一些肽主要发挥神经传递素的作用。这种信息也向很多研究者证明了神经肽是一种新的神经传递素而不是荷尔蒙。
肽与胞外分泌 肽的胞外分泌由钙离子控制，这种分泌与小分子传递素的胞外分泌不同。神经细胞会根据细胞中钙离子的水平来慢慢释放肽，钙离子水平的升高是因为通过细胞的神经脉冲速度升高了。神经细胞释放出的肽比仅在局部发挥作用的小分子神经传递素有着更广泛的影响。肽通过细胞外液进入脑室和血流中，黏着在与释放细胞完全不同的神经系统的细胞上，它能在整个大脑中运行并发现适合的黏着点（从老鼠的大脑中的枕叶到额叶都可以发现肽）。当肽最终黏着在细胞膜上，它会引起神经元发生缓慢的由第二信使引起的变化（来自细胞膜的肽形成分子）。与小分子神经传递素产生的瞬间变化相比，肽引起的神经元变化更持久。
神经传递素的功能
神经传递之间的差别显示它们在神经系统中扮演不同的角色。肽神经传递素发挥着神经调质的作用：它们能提高或减少大量神经元的敏感性，达到小分子神经传递素所起的效果。一些研究人员认为，神经调质通过控制大脑中神经传递素的情绪和动机效果来影响我们的行为。小分子神经传递素似乎向周围的突触后膜接收器发送短暂的信息，从而使突触后膜接收器要么提高、要么抑制神经元中神经脉冲的形成。
当神经传递素黏着在突触后膜右边的接收器上时，它只能起到要么提高、要么抑制神经元中电子活动的作用。
位于突触中的传递素不会被突触后膜中最近的没有此种传递素的接收器的树突所接受。一些神经传递素在某些接收器上可以发挥小分子的作用，而在另一些接收器上发挥神经调质的作用。
人们偶然发现，无机元素锂对于躁郁症（也称为狂躁症）患者有治疗作用。躁郁症会导致情绪在狂躁和极度沮丧之间摆动。锂能缓解心情摆动的频率与严重性，对狂躁阶段特别有效。锂在大脑中所引起的化学反应还不十分清楚，根据假定，无机化学结构能约束5-羟色胺的传导，阻止对神经传递素的再摄取。像目前可以得到的许多药物一样，无机元素锂也是反复试验后的产物。起初发明的药物是为了检验精神病人的尿液，而不是在理解了大脑的工作功能后精心生产的。
心智
对心智的性质以及它与大脑和躯体关系的考察如同历史本身一样古老。在19世纪末心理学发展成为一个独立学科之前，对这个问题的解释仅限于哲学领域。希腊哲学家柏拉图认为心智是非物理实体，他可能是将精神性质理论向前推进的第一人。他使用希腊词psyche（意即灵魂）来描述心智的不可见性。柏拉图进一步推论精神和物质因为没有自然关联，所以可以分离。哲学家们把柏拉图的理论称为精神躯体分离的“二元论”。
另一位希腊哲学家亚里士多德不同意柏拉图的二元论。亚里士多德认为精神物质（亚里士多德称之为“形式”）和身体（或者说质料）是有联系的。亚里士多德相信每个生命体都是质料与形式的联合——相互依赖。多年之后，柏拉图和亚里士多德的观点曾一度被经院学派的神学家和哲学家所采纳。此外，经院派哲学家还认为我们形成思想的能力来自上帝的赐予。经院派哲学家相信，我们能够形成思想的能力是上帝赐予我们的礼物。基督教的哲学家圣奥古斯丁，则将这一礼物命名为“光照（或启迪）”，“就像眼睛需要太阳的光照才能看得见物体一样，同样，人们的智力也需要上帝的光照才能了解这个仅能用智力了解的世界。”经院派对于精神的本质的信仰一直流传至中世纪。
笛卡尔模式
将心智二元论表述得最清楚的是法国数学家和哲学家勒内·笛卡尔。数学的精确性对笛卡尔具有吸引力，但他反对古希腊和经院哲学家前辈们在哲学上制造的不确定。因此，笛卡尔决定在更为坚固的基础上建立一个全新的哲学体系。笛卡尔决意从怀疑一切出发——怀疑他以前所被教导的一切以及他所认识的周围的一切。他绝望地寻找着一些不可质疑的东西，当笛卡尔最终意识到只有一件事实他不能否认时启示来临了：那就是他正在怀疑的这件事实。只有一件事不能被质疑——怀疑本身。他的发现被总结成一句哲学经典命题：我思故我在。
一旦笛卡尔对自身存在感到确定，他便知道也因此可以断定周围世界的存在性。笛卡尔继而开始寻找自身和自然世界之间的区别。如同他心爱的数学一样，笛卡尔认为物质世界也由物质规律所支配，然而不能将相同的理论运用于精神领域。因此，与柏拉图一样，笛卡尔相信二元论。他认为心智，或者说是精神存在与身体等物质存在是完全不同的。
与柏拉图的二元论稍有不同，笛卡尔的二元论被称为存在二元论。尽管笛卡尔认为精神和身体不同且相互分离，但它们之间并非毫无关联。笛卡尔相信意识和身体可以相互作用，形成联合，最终构成人。
笛卡尔的哲学思想引发了一个重要问题：像意识和身体这样两个完全不同的东西是怎样相互作用的呢？笛卡尔认为这两者在大脑中央的松果腺部位相互接触。毫无疑问，当人们感觉到像温度升高或者强烈的光线这类现象时，会引起诸如出汗或闭眼之类的反应。笛卡尔的理论没有进一步解释意识和身体之间的这种接触究竟是怎样一种机理。这个“意识—身体”问题开启了哲学历史上最重要也是最具有争议的论题。
后笛卡尔时代的观点
笛卡尔的工作促使许多哲学家企图解决“意识—身体”问题。与同时代那些在处理意识身体问题上非此即彼的哲学家不同，英国经验主义哲学家约翰·洛克将这一问题引入心理学的范畴——经验。洛克不认为物质和意识真的就是问题的根本所在，真相应该存在于它们中间的某个位置。在一本名为《关于人类理解的论文》中，洛克把意识描述为一块白板，并解释说所有人都是通过经验获得知识的。根据洛克的理论，感觉提供了一种类型的经验。另一种被洛克称为反应，也就是意识组合并比较各种感知。洛克断言人类不能从物质世界直接获得知识，而只能通过感觉和反应。
洛克继续论证了当我们不能证实物质世界的存在时，我们的感觉为我们所必需的一切确定性提供了证据。然而，洛克的立场从根本上说仍然是二元论的：意识和身体依然各自独立。洛克甚至认为从理论上说人类不可能理解意识和身体之间的关系，人类关于自身身体的一切理解，像其余物质世界一样，都是意识里的观念。
另一位伟大的经验主义哲学家斯科特曼·大卫·休谟（1711～1776）十分推崇英国科学家伊萨克·牛顿爵士（1643～1727）的科学方法。在他的《关于人类理解的哲学论文》（1748年）中，休谟在科学原则的基础上发展了知识理论。同洛克一样，休谟认为意识不能产生观点，但是观点可以通过感觉形成。休谟因此将知识分为“事物的联系”和“事实”两类。观点只是与意义有关，比如，运动由空间和时间的关系组成。事实则以其本来面目被接受，例如，玻璃是绿色的，火是烫的。
因果关系（在任何关系中的起因和结果）困扰着休谟。他认为事件之间关系的知识，譬如火（起因）是烫的（后果），来自“火”和“烫”两个观念之间的内在联系。因果关系的知识来自主观经验的积累。我们不仅想到火是烫的，还接受并相信它就是烫的。这个观点暗示因果关系建立在主观基础之上。科学家们企图保持客观，但他们却依赖于对因果关系的观察，因此科学自身就是以主观为基础的。因而关于我们是怎样积累知识这一点，不存在任何所谓理性的、科学的理论。
康德的哥白尼式的革命
18世纪德国哲学家伊曼纽尔·康德（1724～1804）试图将洛克和休谟的经验主义和笛卡尔以及其他理性主义哲学家的理论进行融合。不同于经验主义者宣称的所有知识均来自感知经验积累，理性主义者认为知识还可以通过思考和推理获得。康德则相信两者都是知识形成所依赖的基础。
如康德所认为的，知识的问题就是怎样把感知经验和先天知识（也就是人一生下来就具备的知识）联系起来。他的出发点是区别分析和综合两种判断。分析判断可以通过对命题的分析获得真相，综合判断中所陈述的事实不能经由分析命题而获取。
康德还对人们积累知识的两种途径进行了区分。一种是先天的，不能通过感知经验获得或者被感知经验探测到；一种是后天的，可以被感知经验探测到或者通过经验获得。康德之前的哲学家认为分析判断属于先天，而综合判断是后天形成的。不错，分析乃先天判断——但这一点仅局限于字词含义和字词之间的关系上，而不能延及世界的意义和关系。另一方面，后天的判断——综合判断虽关乎世界，但是却建立在或然性基础上。照此推断，我们不可能获得有关经验的任何确切知识。康德对此有不同看法。他认为经验提供内容（综合的元素），头脑提供了结构（先天因素），这决定了内容被理解的方式。
康德称头脑提供的先天的东西为“分类”，并列举出4种不同的组织经验内容的分类。那就是数量（事物的多少）、性质（事物的类型）、关系（事物怎样相互作用）和属性（是什么）。我们将这些分类运用于日常经验从而感知整个世界。例如，空间是存在于头脑中的结构，它把一个个物体联系起来。头脑先天提供的东西赋予经验意义。不是我们的经验世界形成了意识，而是意识设定的模式形成了经验世界。
事物是否就是它们呈现给我们的样子呢？这一点我们永远不得而知，因为我们的知识都被精神预构的。这也是康德对不可知的本体（事物本身的样子）和现象（事物所呈现的样子）所做的著名区分。康德称他的理论为哲学界哥白尼式的革命。就像波兰科学家尼古拉斯·哥白尼（1473～1543）改变了科学家对地球和太阳之间的关系的认识方式一样，康德也改变了哲学家对经验世界和精神世界之间关系的认知方式。
精神的科学
直到19世纪末，精神研究仍然只是哲学家们辩论的领域。此后，三大发展为精神的科学研究奠定了基础。
第一个发展由德国哲学家和心理学家弗朗兹·布朗塔诺（1838～1917）完成。1874年布朗塔诺出版《从经验起点出发的心理学》，在这本书中他试图创建心理学的系统研究，从而为精神科学建立基础。布朗塔诺复兴了经院哲学家的“意识”理论。意识的概念帮助哲学家们处理大脑中所呈现出的事物和客体事物之间的二元问题。一些二元论的哲学家认为体验过的和记忆中的同一个事物，例如一个人对花的印象，即便真正的事物从我们的视线中消失，它也能保留在我们的意识中。布朗塔诺的意识理论回避了意识是否存在的问题——当我们注视一朵花时，我们看到了花这一点是确定的。我们把我们的意识放在花上并识别了它。布朗塔诺面临的唯一的问题就是花怎样对我们的意识产生了意义，我们的意识又是怎样和花联系起来的。
第二个突破是心理学在19世纪作为一门独立学科的建立。1879年，德国生理学家和心理学家威海姆·伍德特在德国莱比锡大学开设了第1所心理学实验室。伍德特和他的同事通过一种叫做“自省”的方式研究精神活动——人们观察并分析他们自己的思想、感觉和精神图像，记录他们在控制条件下的自省。伍德特每次实验都在同样的物理环境下进行，并运用相同的刺激。尽管哲学家花了千百年的时间试图理解精神，但是这还是第1次把科学的方法运用到精神活动的研究中。
第三个大的突破来自美国哲学家和心理学家威廉·詹姆士（1842～1910）。1890年詹姆士出版了《心理学原理》——一部两卷本的里程碑式著作。《心理学原理》把精神科学消解为纯粹的生理学规则，把思考和知识当做生存的工具。与此同时，詹姆士把精神物理学（研究某一器官的精神活动的物理程序效果）运用到极致。
疑惑的种子
以美国心理学家约翰·布洛杜斯·沃特森为代表的行为主义者认为，心理学家可以借助研究可观察的刺激和行为反应之间的关系对大脑的工作机理进行更深入的研究。极端行为主义走得太远，甚至完全否认思维的存在。大多数行为主义者认为自省作为一种分析方法是无效的。这首先是因为人们在自省之后复述他们经验的这一方法依赖于记忆，而实验表明记忆在某些时候是不可靠的。其二，人们发现除了自己的意识经验之外，很难对任何其他的议题进行观察。他们不能进入精神活动的内在工作机理（例如识别），更不用说对之进行解释了。最后，科学的基础是客观性，而自省产生主观性的结论——独断的想法正好与无偏见的客观信息根本对立。这样，关于意识的研究依然与几个世纪之前的哲学争辩一样不能算是一门科学。
新哲学
极少有现代哲学家通过实验或借助电脑创建思维模型的方式阐释理论，然而哲学和新的认知心理学之间仍然保持着很紧密的联系。思维哲学没有特殊的方法——哲学家们处理类似意识与身体关系这样的一般概念，并试图解释那些源自认知科学家的概念。认知科学家的工作反过来又会帮助哲学家们改进方法。
根据神经科学最近取得的一些重大突破，很少再有哲学家同意笛卡尔二元主义的观点。哲学家们论证如果这个世界所有的物质都突然消失，很难相信像精神这类的“生命力”会继续存在。因此意识应该被看成物质世界的一部分。最近的很多哲学争论都试图确立支配意识的规律，唯物主义就是一支由一定理论构建的大的哲学流派。
同一理论
唯物主义的理论之一——同一律，也就是还原唯物主义，是一个简单的概念。它的支持者认为对大脑内部神经中枢路径来说，精神状态是同一的或者是相关的。当更多的神经中枢途径绘制出来，我们就可以指认如“想望”这样的意识过程与大脑中某一特殊区域的神经元活动之间的关系。
同一律并不能说服大多数哲学家和心理学家。它的主要问题在于把各种不同的精神活动与大脑的特定神经元（神经细胞）挂钩。而且，没有理论证明每个器官的同一神经过程都意味着某一特定的精神行为。所以同一律只适用于某精神活动的单一反应，例如，任何器官都以同样的方式感受疼痛。
功能主义
批评者对同一理论的批判导致被称为功能主义的一种新理论的发展。功能主义者认为行为是由一定的精神活动综合形成的，并试图用被他们称为功能的因果关系来解释精神活动。他们还认为不同的精神活动有多重意义，因此他们不相信行为能精确定位于神经活动的某一特定区域。
取消唯物主义
取消唯物主义（取消主义）最极端的观点是取消心理学范畴（例如注意和记忆）有利于对神经生物学标准的解释。这一理论以其取消主义闻名，认为神经科学可以为任何精神活动提供解释，因此心理学可以简化为神经科学并最终成为化学和物理学。许多该观点的支持者相信像记忆这类的心理学范畴在描述精神活动时很有效，但只限于它们的字面意义，这些词不能用于神经元层面发生的事情。例如，当研究揭示出在不同睡眠阶段大脑表现出很大不同时，睡眠理念因此已经获得修正。
圣地亚哥大学加利福尼亚分校的哲学家帕垂克·彻奇兰德进一步发展了该理论。她认为需要从分子的、细胞的、功能的、行为的、系统的、大脑的不同的角度同时研究精神，彻奇兰德称之为共同演化。这种研究精神的方法优势在于即便所有的问题都与理解大脑与意识之关系相连，但它们所得出的结论都各不相同。彻奇兰德认为每种方法得出的结论都应该相互支撑，从整体上提升我们对于精神的全面认识。
生物本能主义
约翰·塞尔（1932年～ ）是伯克利州加利福尼亚大学哲学教授，他对削减主义者发掘潜藏于精神活动背后的神经生物机理的目标感兴趣。塞尔的生物本能主义理论认为意识活动可以通过大脑的某些活动的物理因素（例如一个神经元）来解释，只是这些因素不会独自完成这些过程。例如，大脑是有意识的，意识则由大脑的神经元形成，即便单一神经元是无意识的。因此研究大脑解剖学无助于我们进一步理解意识。塞尔建议心理学家采用与化学或物理实验室里相同的系统观察和分析的方法，尽可能地研究意识本身。
丹尼尔·丹奈特
讨论意识哲学如果不提及美国图弗茨大学认知研究中心主任丹尼尔·C.丹奈特（1942年～ ），是不完全的。丹奈特在试图理解意识时推动了神经科学议题的思索。他认为当代的仪器已经可以证实意识能力，那么将来它们也可能发展出自己的意识。这把唯物主义运用到了极致。丹奈特没有宣称大脑和意识都是生物现象，而是认为由计算机硬件组成的大脑也可以拥有意识。他撰写了许多这方面的书籍。在《意识的阐释》（1991年）一书中，丹奈特认为意识不可能是发生在某一特定区域的某一单一的大脑功能，而是大脑功能的许多连续变化合成的。
后指向性假设
旧金山加利福尼亚大学哲学教授本杰明·利伯特研究意识和大脑的联系将近30年。在20世纪90年代，在一系列富有争议的实验之后，他得出结论：我们生活在过去。不是遥远的过去，而是过去的半秒，我们需要这么长的时间去自觉感知我们的感知。在这段时间内，我们感知到刺激并在意识当中决定怎样回应，此时，我们的大脑往往已经激起某一可能反应。这些实验构成了“后指向性假设”的基础。好在后指向不能延迟我们一些不需要思考的行动。知觉发生得非常快，但我们还有时间去抑制那些不恰当的应激反应。利伯特认为探知并纠正本能的错误判断是自由意志的基础。
精神功能
当我们思考精神活动时，还需要考虑精神活动的载体，例如语言、记忆，甚至知觉本身。首先让我们看看大脑是如何从外界的刺激中获得信息，从而使我们可以与世界互动的——换句话就是如何感知和理解的。
大脑是怎样从客观世界获得信息并转化为感知的？我们是怎样从收音机里听到歌曲，从电视机里看到足球赛，理解朋友在电话里说什么——而且我们往往同时进行上述的多个活动。这些活动过程是多么复杂，可我们却能接受这么多信息，真是让人惊奇。内耳的细绒毛感受到空气中的压力从而使我们拥有听力；眼睛后面的感光细胞作用于影像从而使我们拥有视力；大脑的特殊区域控制声带从而使我们可以说话。我们综合这些表面上相异的信息形成统一的感知，从而使我们得以行动、反应、在这个充满信息的世界生存。
我们重视这些知觉功能是为了理解它们是如何进行工作的，一个有效的做法是将正常情况与有问题的情况相比较。举一个著名的P. T.的例子。P. T.在一次大脑受伤后无法辨认事物。作为拥有一大群牛和许多田地的农民，他需要知道自己在哪里，周围有些什么，但大脑受伤让他的生活变得很困难。当他在农庄里较远的地方修葺篱笆，抬头一看不知道自己在哪里的事情经常发生。更糟糕的是，有一次挤奶的时间到了，他却发现自己在挤一头公牛的奶。最可怕的是，P. T.无法辨认周围的人。那个每天早上服侍自己早餐的女人变成了陌生人。他能看见她站在炉子旁，为他煎鸡蛋，当她穿过厨房带给他碟子，他甚至可以描述她的整个动作，但就是不认识她——直到这个女人张口说话。听到她的声音，迷雾才消失，他突然意识到那原来是他的妻子。
折磨P. T.的病叫做视觉辨识不能。英国神经医生奥利弗·塞克斯（1933年～ ）曾提过一个相似的案例——一个除非听到声音，否则说不出妻子的脸和自己的头有什么区别的男人。
这两个案例的共同之处在于病患都有正常视力。眼镜商和眼科医师发现他们的眼睛工作正常——光线作用于眼睛后面的感光细胞后被正确转化为神经冲动送到大脑。但是大脑却完全不能感知到，这不是感觉紊乱，而是理解紊乱。视觉辨识不能的病人，单个视觉刺激不足以引起认知，但视觉刺激和其他刺激如声音、碰触、嗅闻，甚至尝味结合在一起，可以使患者认识先前不能完整认知的事物。其他的认识不能，如听力（不能辨认相似的声音）和触觉（通过触摸不能认识相似的事物）等，可以通过视觉提供的信息减轻患者的痛苦。
注意力和大脑
为了行为、反应、在这个世界生存，我们需要知道怎样选择鉴别感知到的东西。完成这些事情的能力就被称做“注意力”。这个词出现在许多语境之下，但它到底是什么呢？
威廉·詹姆士在《心理学原理》一书中说：“每个人都知道注意力是什么。注意力就是占据大脑，以一种清楚生动的形式，把一种东西从可能同时存在于大脑里的事物或者诸多思绪中挑出来。聚焦和意识集中是其精髓。它意味着从一些事情中挣脱出来，有效处理其他事情，它是与困惑、迷惘、注意力不集中相反的情况。”
这究竟意味着什么呢？当然是我们可以选择注意什么。我们必须这样做，否则我们会被信息所淹没。注意力自主的经典解释被称为“鸡尾酒会效应”。在这样一个喧闹、混乱的社交场合，人们是怎样进行私人交谈的呢？我们可能都经历过这一环境的变化——不是在鸡尾酒会就可能是在图书馆学习。你可能把注意力放在某一特别令人困惑的文本上，读了一遍又一遍，试图找出一点意义。也许你在挣扎，因为你同时听见附近的凉亭里你的朋友们在讨论当天的球赛。一方面你想工作，一方面你又想知道你支持的那支球队表现如何，你在两者之间挣扎。但是你得选择把注意力放在其中一个上面，你不能两条思路同时进行。
你可以决定不听棒球比赛的讨论而专心于面前的课本。毕竟，事后你可以从报纸上读到球赛，你选择专注于课本忽视球赛。但这是不是就表示你已经完全与朋友们的讨论隔绝了呢？研究结果显示你没有。你只是决定选择不让各种信息通过耳朵进入大脑而已。尽管你选择故意不接收，它们依然存在。这一现象的经典案例是人们能在本来毫不在意的谈话中听到自己的名字。同样的原理在棒球赛中也有效，即使你仍然在工作，如果其他人突然谈起你特别想知道的事情——例如棒球比赛中的比分——你就会立刻丢掉课本加入谈话。
自觉和反射注意
我们并不能总是控制自己的注意力。前文所提到的棒球问题只是自觉注意力的一个例证。另外一种注意力被称为反射注意力——当我们正在工作时，电话铃响了，我们会立刻而不是自觉地从我们的工作中抽身出来去接电话。反射和自觉注意力有关联，许多心理学家认为这是连续统一体的一部分。基本上我们都能选择注意对象，但是注意力也可能被一些有意义的事件自主吸引过去。这表明注意力是由大脑的特殊区域激活的。当我们决定把注意力集中在某一介入的特殊刺激时，我们操纵注意力；当我们想停止或者转移注意力时，我们就脱离。临床研究显示丘脑（大脑中央区域，传送视觉和听觉信息到大脑的其余部分）的“运作功能”很重要，顶叶（大脑顶端区域，对空间过程十分重要）在脱离中发挥作用。另外，上丘脑（脑干部位一串拇指盖大小的神经元，控制着眼球转动）控制注意力转移。最后，人们认为大脑前环部位主宰着注意力控制。这一部位靠近大脑中央前叶部位，也就是在侧脑室前上方，是一个重要的脑回（其中一个凸起折在大脑皮质，也叫做回旋）。这些区域的任何一部分遭到破坏都会导致自觉和反射聚焦注意力的重大缺陷。
错误记忆综合征
清楚记忆和模糊记忆的区分清楚地证明了记忆在大脑里不是孤立的、单一的系统。我们有关于知识的记忆，也有没有知识的记忆。更复杂的是，我们还有错误记忆。
每个犯罪起诉人都知道在法庭上目击者的证词是确立罪行最有效的证据之一，但是目击者的证词都可信吗？华盛顿大学心理学家伊丽莎白·洛夫图斯1978年发表的一份研究资料显示出很难依赖目击者证词做出判断。她给被试者看一组车祸的彩色幻灯片，并在随后的模拟法庭中问他们看到了什么。一半人看到的幻灯片上步行者被撞的地方有一个红色停止标志，另外一半人看到的则是一个红色让步标志。随即，在回答关于标志的问题时，一半人被问到的是正确问题，另一半被问的则是误导的、不正确的问题。例如问他们：“当车开到红色停止标志时，司机停车了吗？”这是一个关于停止标志的问题，但是对那些一开始看见的是让步标志的人来说却是个误导问话。在随后的辨认测试中，许多被误导的让步组被试坚持认为看见了停止标志。当被问及红色停止标志时，他们改变了记忆转而相信他们看到的是红色停止标志。因此我们不能总是相信自己的心理证据。
感知
这个世界充满了各种我们能感知的事物，即各种各样的能量或结构皆能转变为感觉。感觉是眼睛、耳朵、鼻子、舌头和其他感官的活动，这些特定的器官可以对热、冷和压力做出反应。没有大脑，感觉自身没有什么特别的意义，因为它不过是把震动、光线、有气味的分子这些物理刺激转变为神经冲动。大脑对神经冲动的解释，使我们能够感觉到我们生存的这个世界中的各种颜色、形状、声音和感情。
试验心理学家詹姆斯·J·吉布森认为，那种认为感觉和知觉一起构成了我们各种各样的知觉体系的观点非常有用。那些知觉体系不仅包括感觉及与其相连的大脑，而且还包括了各种肌肉和腺体。例如，我们的视觉系统不仅包括眼睛和感光细胞，而且还包括神经网络。这个神经网络把视觉冲动传递给大脑，以及各种控制眼睛、头部甚至身体运动的肌肉组织。吉布森把感知视为天生的，并相信对这一领域的研究应该在现实生活的各种场景中进行。
我们的感觉
古希腊哲学家亚里士多德把人类的5种感觉——听觉、味觉、触觉、味觉和视觉比为我们大脑进行感知的5个窗口。这些窗口只能接收信息而不能对信息进行分析。感觉不像普通的窗口，因为它要把所有外部世界发生的事情（比如一声喊叫或温度下降）转变为大脑能够解读的电子神经冲动。这些神经冲动允许大脑进行感知。此外我们的感觉也不像普通的窗户那样，能够允许各种事物通过。所有的刺激中只有一小部分能够产生大脑可以解释的神经冲动。
如果不是这样，我们就会被时刻环绕在我们周围的各种声音、图像、气味及其他感觉弄懵。事实上，我们仅注意到许多潜在信息中的一小部分，其他的都被忽略，就像我们忽略无线电广播中的背景噪音一样。
在无线电传输中，信号与噪音的区别很明显：信号是一段信息，噪音是无序的或者可能是一段无关的信息碰巧用同样的频率播出。同样，在我们的神经系统中，信号是我们正在注意的神经活动，其他的是噪音。例如，当你读这段文字时，文字是信号；其他人的谈话声或你饿了的感觉，都可以看成为“噪音”。
数据消减系统
通过过滤外界的噪音，我们的大脑使我们免于被信息淹没。感觉吸收信息，然后大脑进行过滤，只保留它可以做出反应的信息量。鸡尾酒会现象对大脑扮演的这种数据消减系统角色做了很好的说明。在酒会上与他人交谈时，我们通常不会注意到我们自身周围其他话题，但我们可以瞬间转换话题。如果某个人在我们的听力范围内叫我们的名字，或提到我们感兴趣的话题，我们的注意力可能会马上转移。猛然听到谈话中的一部分，我们会促使自己倾听他们的谈话。我们在任意时间感知到的事物都会立刻引起我们有意识的关注，这就是注意力。从大脑活动层面来看，注意力和感知是不能简单地进行分割的。
信号入口
我们的感觉过滤我们许多潜在的信号。一些潜在的信号，比如一名警察鞋子的颜色是一个不会引起别人注意的信号。另外一些信号，像你鼻梁上眼镜的重量，是一种持续的信号，你很快对它们做出反应。还有一些信号，比如远处乌鸦扇动翅膀的声音，你根本无法接收到。早期的心理学家古斯塔·费克纳、威廉·冯特、爱德华·布拉德福·撒切尔对于引起刺激的阈限非常感兴趣。他们会问：人眼所能感知的最弱光亮是多少？耳朵所能听到的最轻微的声音是多少？手能感觉到的最轻的触摸是多少？
为了回答这些问题，研究人员测量了物理刺激量和它们产生的效果，此举为精神物理学奠定了基础。
起初，精神物理学家认为他们能够测量出引起感觉的最小刺激量。但是不久他们发现这行不通，因为一些人比其他人更加敏感，而且一个人的阈限也是随着时间而改变的。你可以非常容易地证明你自己的阈限如何变化。拿一只走动的闹钟，把它放在你房间的一端，然后走远一点，直到你听不见闹钟发出的滴答声。现在往回慢慢走，直到你能再次听到闹钟声为止。这一点就是你受刺激的阈限。但是如果你静静地站在那里几秒钟，闹钟声有可能消失或者变大。为了再次找到你的刺激阈限，你不得不前倾或后仰。因此，费克纳认为，阈限不是固定不变的。费克纳还推论说，存在这样两个点：在其中一点，任何刺激都可以感受到，而在另一点任何刺激都无法感受到。在这两点中间，所检测到的阈限应该是上下限的50%。费克纳称其为绝对阈限。
恰可察觉差
早期的精神物理学家不仅想知道引起感觉的最小刺激量，而且想知道能够感受到的刺激量之间的差别。比如，有2只猫，1只重0.9千克，另1只重1.8千克，在你蒙上眼的情况下，你可以轻松分辨出哪只比较重。但是如果一只猫重0.96千克，另一只重1.02千克，你就可能无法分辨出哪只比较重。欧内斯特·韦伯认为两个刺激量之间的恰可察觉差是一种比例而不是常量。在研究了相当一部分人后，韦伯认为重量的恰可察觉差是1/53。这就是说一个通常能够举起90千克的人可能觉察不出增加了0.9千克的重量，但可以觉察出增加了2.3千克的重量，因为2千克超过了0.9千克的1/53。一个能举136千克重物的人在增加了2.7千克或更重的重量时，才能感到重量的增加。这就是韦伯法则，它不仅仅适用于重量，而且适用于味觉、亮度、响度。不同的人或一个人在不同的时间对于不同刺激的承受水平是不同的。
现代的研究方法
在感觉与感知的研究中，重点不是测量绝对阈限和恰可察觉差。相反，现代科学家关注大脑是如何发现神经活动与感知之间的联系的。研究神经体系如何运作的称之为神经系统科学。这一研究领域建立在对人类行为、动物、精神病人以及神经学和解剖学的研究基础之上。
也许最重要的事实在于神经系统科学家拥有精密的仪器使得他们可以探测、勘查大脑活动，而这些手段在几十年前还无法应用。精神物理学家能够测量单个神经细胞的活动，并且通常能确认我们对刺激做出反应时所牵扯的特定的大脑区域。研究显示，在我们如何感知与我们如何在大脑中呈现外界事物两者之间存在着密切的联系。哈佛大学心理学家史蒂芬·考斯林和他的同事们进行一系列研究。他们向参与此项研究的人员展示了一幅图景。在这幅图景中，有一些清晰的、能够辨认的标记。在参与者仔细观察这幅图景后，图景被拿走。令人惊异的是，当研究人员要求受测试者设想图景中任意两点的距离时，受测者完成此项测试所花费的时间同任意两点的实际距离有直接的比例关系——两点之间的距离越远，受测者所花费的时间越长。
视觉
我们大脑所形成的图像不是平面的，而是三维的，有高度、宽度、深度。我们能够在精神上移动这些高度、宽度和深度，以便从不同的角度观测它们。根据考斯林的研究，如果问我们，青蛙是否有嘴唇和尾巴的话，我们会先从大脑图景的一端来观察青蛙，然后在大脑中将图景旋转再从另一端来观察它。如果青蛙的尾巴与嘴唇在同一端，我们回答上述问题所花的时间就比较少。不仅你的青蛙3D图像来自你的其他感官，而且有关青蛙的其他特征也来自你的其他感官。比如，你的青蛙图景可能还包括青蛙的皮肤肌理、青蛙的叫声、青蛙的腿部力量等。同样，你大脑中形成的玫瑰可能有你无法用语言描述的香味。也许，这朵玫瑰还带着尖锐的刺。尽管你大脑中的图景不是完全可见的，但可见的绝对是这些事物现实中最显著的特色。
人类的视觉色彩视觉
我们对于人类视觉与视觉体系所做的实验远多于对其他感知体系所做的实验。我们的眼睛是我们大脑的延伸，它沿着神经细胞突出在头部的前沿。这些神经束使我们的大脑和眼睛联系紧密。实际上，在参与将我们的神经网络与外界联系的细胞中，有40%的细胞来自于眼睛。
每只眼睛的视网膜包含了7000万个视锥细胞，视锥细胞的数量几乎是杆状细胞的20倍。那些感光细胞则被压缩在一块只有棉纱厚薄、邮票大小的区域里。杆状细胞与视锥细胞有着各自不同的功能。杆状细胞比视锥细胞对光更加敏感。实际上，两种细胞对光都很敏感，以致其在正常的光线条件下都无法很好地发挥作用，因此主要在黑暗中发挥作用。同时，视锥细胞也需要较好的光线才能发挥作用。它们使得我们可以看清细节和色彩。
尽管视锥细胞和杆状细胞有着不同的功能，但它们对光线的反应是相似的。当它们吸收光线时，两者所含的吸收光线的分子都发生变化。比如，杆状细胞含有微光感受器——视紫红质，这是一种非常敏感的化学物质，单个的光子都可以打散它的一个分子。当视紫红质被打散后，它就会引发一种神经信号。如果杆状细胞要继续对光线做出反应，视紫红质的各组成部分就要重新结合。正因为这种重新组合需要在黑暗中进行，所以杆状细胞才不能在白天很好地发挥作用。
视紫红质的微光感受器的再生很大程度上依靠维生素A和某些特定的蛋白质。橙色的食物比如胡萝卜和杏都富含维生素A。所以说吃胡萝卜可以获得很好的夜视能力是对的。在那些缺少富含维生素A的食物的地区，夜盲症比较普遍。
如果我们把彩虹中的7种色彩混合在一起，那么结果是白光。如果我们仅选其中3种色彩——蓝、绿、红，结果仍旧是白光。如果我们仅选取上述3种色彩中的两种，我们就有可能得到我们所看得见的所有颜色。
最后一种情况是三色视觉理论的基本出发点。这个理论首先由生理学家托马斯·杨（1773～1829年）提出并最终获得承认。生理学家赫尔曼·赫尔姆霍茨对三色视觉理论进行扩充。根据杨—赫尔姆霍茨理论，将红、绿、蓝这3种不同波长的颜色混合，我们可以得到所有的色彩。因此眼睛只需要3种感色细胞。一种主要对红色做出反应，另一种对绿色，还有一种对蓝色。这些感色细胞体系的不同活动水平可以使我们感知不同的色彩。对色盲人群的研究显示出杨和赫尔姆霍茨是对的，但这一过程用了100多年的时间。最后，科学证实人类的视网膜上含有3种类型的视锥细胞：一种主要对长波（红光）有反应，另一种主要对中波（绿光）有反应，第3种对短波（蓝光）有反应。
色盲
如果这3种类型视锥细胞的活动是帮助我们分辨颜色，那么一种或几种视锥细胞体系的缺陷所产生的结果是可以预料的。例如，视锥细胞体系不发挥作用的人群，他们眼中的世界就只有黑色、白色，一切都灰蒙蒙的。他们要么视力很差，要么白天什么也看不见。事实上的确存在这种情况，尽管比较稀少。仅有一种视锥细胞发挥作用的人群，在白天和夜晚都有正常的视力，但是他们无法区分颜色，因为他们仅能看见一种色彩密度。这种情况也比较少，但确实存在。有两种视锥细胞发挥功能的人能够看见很多色彩，但是会把某些特定的色彩弄混，而其他人则不会。实际上，有10%的人存在这种情况，他们当中90%是男人。经常被混淆的颜色是红色与绿色，最不常见的是蓝绿色盲。在许多情况下他们不是完全混淆，很明亮的色彩仍能被分辨出。这一方面是因为色彩明亮，另一方面是因为色彩是一个主观的反应，许多患有色盲的人都意识不到这一点。
三色视觉理论没有解释色彩视觉的所有方面。在赫尔姆霍茨进一步发展杨的理论50年后，神经学家尤恩·海瑞（1834～1918）指出，我们似乎没有从纯色彩方面考虑问题，这有可能也是这个理论的基础。相反，如果我们让人们说出纯色彩的名字，他们会说出4种主要颜色：红、绿、蓝、黄。这4种颜色代表着两对互补色或相反色：红色与绿色相对，蓝色与黄色相对。我们无法设想带绿的红色或者带蓝的黄色，这就像没有带黑的白色一样。因此，海瑞的对立过程学说能够更好地解释色彩视觉。这个体系包含3个独立的通道，对应着3对互补色：红—绿，蓝—黄和黑—白。
眼睛与大脑
眼睛对光波做出反应，并把它们翻译成神经信号传递给大脑。正是大脑解释信息，感知颜色、形状、质地和运动。把眼睛与大脑连接起来的是视觉神经。眼睛右半部分接收的信号传递给大脑左半球。眼睛左半部分接收的信号传递给大脑右半球。视觉信号的主要目的地是大脑的最后部——视觉皮质，也叫枕叶。视网膜上的影像是倒置的，并且比实际的物体小。视觉皮质将影像正过来并进行诠释，以便使其看起来像实际的物体。
为了检验大脑在视觉感知中的作用，调查人员在刚出生的小猩猩的眼睛上放了一个透明的护目镜。护目镜使光线可以通过，但是小猩猩无法看清物体的形状和样式。即使将护目镜摘掉或小猩猩能指引自己的空间运动以后，小猩猩也需要几个月的时间才能够辨清物体，而且大部分的小猩猩在护目镜摘除后，无法获得正常的视觉。同样，一出生就呆在黑暗中或带有眼罩的小猫在打开灯光或摘除眼罩后也无法获得正常的视觉。在幼年时期失明或无法接触光线的人类也有类似的经历。这种对光线的剥夺使大脑与视觉建立联系的早期发展阶段受到损害。通过对动物的实验及某些人的个案研究，似乎可以证明早期的视觉刺激对于正常视觉感知的形成具有极其重要的作用。
特征检测
为什么出生后被剥夺了一段时间的正常视觉刺激后的动物和人类会有视觉问题呢？1981年，因共同发现大脑在视觉中作用而获得诺贝尔奖的神经生物学家戴维·休伯尔和托斯登·威塞尔为我们提供了答案。他们记录了被剥夺视觉刺激的动物们的大脑活动水平，发现视觉皮质的很多细胞似乎不再发挥作用。而且，大脑视觉皮质的神经细胞之间的联系也更少。在一项研究中，研究者将猫的一只眼缝合，另一只眼保持睁开。当研究者拆除缝合以便使两只眼都发挥功用时，视觉皮质也只对没有缝合的眼睛做出反应。休伯尔和威塞尔在一些研究试验中记录了单个视觉皮质的活动，这使他们可以测量特定刺激对视网膜的效果。他们发现视觉皮质的某些细胞能够被一些明确的刺激激活。比如，一些细胞仅对特定的宽度做出反应，另一些细胞则只对特定的角度或轨迹清晰的运动有反应。一些细胞对垂直线做出反应，另一些则对水平线做出反应。如果那些做特征检测的细胞在生命早期未被激活的话，那么它们将永远不会发生作用了。我们的感知体系依赖特征检测来认识我们周围的一切，从有皮毛的猫到声音，以及人类的脸庞。
识别脸庞和物体
粗略估计一下，我们可以识别大约3万种不同的物体，其中一些物体有几十亿种不同形式。人脸就是一个很好的例子。作为个体，我们仅看到这个星球上的60亿副脸孔中很小的一部分。但是拿出60亿副脸孔做例子，我们都会毫无困难的辨认出来。不仅如此，我们还可以马上识别出我们所认识的几百副脸孔。可是，那些脸孔的差别有时非常微小，以至于我们无法用语言来形容它们的差别。如果从几十幅相似的照片中挑出一副脸，你会发现你很难用语言描述它，除非这副脸孔有明显的标记，比如最近摔坏的鼻子。
那么我们是怎样识别脸孔的呢？这不是一个简单的问题。脸孔识别是非常复杂的过程，甚至精密的计算机做这件事都有困难。编程人员发现很难制订出一定的规则以便计算机能够检测出重要的特点，分辨出相似的组合。我们的感知体系好像有某种特征侦测器，它可以为视觉感知分辨出几十种重要的特征，比听觉感知分辨出的声音更多。
格式塔法则
识别像脸孔一样的复杂形式，或更复杂的脸部表情似乎需要一定水平的抽象能力和决策能力——这不容易解释。根据格式塔心理学家马克斯·魏特海墨（1880～1943）、考夫卡（1886～1941）、苛勒（1887～1967）的理论，我们不是感知个别的特征，而是整体特征。
格式塔理论的基础是整体大于局部的简单相加，曲调比单个的音符更重要。是各个部分组成的结构而不是线条、角度和组成部分的简单相加决定了图形是梯形、三角形、正方形还是汽车。我们的大脑似乎会对感官接收的信息做出最好的诠释，而且这些诠释经常反映出其他格式塔原则，如封闭性、连续性、相近性、相似性。
感知运动
当一个物体穿过我们的视野时，会在我们的视网膜上产生一系列的图像。但是如果我们在把头从左转向右的同时睁着双眼，你只能得到一系列视网膜图像，却不会看见物体运动，这是因为你的大脑抵消你的运动。同样，如果一个物体通过你，你的头部也同时随着物体运动，这可能无法在你的视网膜上产生图像，但是你的大脑再次抵消你的运动却使你知道物体在运动。旅行病是由于大脑从眼睛和内耳接收到令人疑惑的信息引起的。
期望的感官刺激与大脑感知的刺激之间的冲突导致大脑向身体器官发出有冲突的信息。并不是所有运动都是真正发生的运动。比如，一系列静止的图片快速展示，就会出现运动的图像。有光的氖信号快速开关也会有相同的效果。还有很多假象，例如大脑对感知的解释所产生的图像。
听觉
在所有感官中，听觉对于口头表达和避免感情孤寂是最重要的。很多动物种类都是更多依靠听觉不是视觉来交流、定位和生存的。海豚在黑暗的水中不能依靠它们的视觉，而它们实际上也不需要，蝙蝠也同样不需要。这两种动物都能够发出声波，声波碰到物体后，以回声的形式返回来。神经信号从听觉器官传递到大脑，这样它们就可以依靠接收到的信息得到外部世界的图像。尽管我们不知道它们从回声中创造的心理表征是什么，但是它们对运动出色的控制力显示出它们有着同人类一样复杂的空间意识。对于所有意图与目标，它们都可以看见，并能意识到它们周围的世界。尽管人类的心理图像比蝙蝠或海豚的心理图像更形象，但对于有听觉的人来说，声音为大脑开启了另一扇窗户。
产生声音的刺激
声音是我们对由震动引发的波动效果的感知。声波通常是由分子（包括空气分子、水分子和固体分子）交替收缩和扩张引起的。实际上，叫它声波是错的，因为我们对波动的感知是声音，而不是波动本身。
声波的产生与扩散就类似于你向平静的池塘扔下一块鹅卵石。如果你仔细观察，你就会看见水波如何从鹅卵石入水的地方产生，如何一圈比一圈大地向外散开。水波的产生有一个固定比率，它们每秒钟通过一些固定的点，这就是它们的频率。当波浪扩散时，频率不会发生改变。声波就像水波一样。声波的频率用赫兹来衡量。一赫兹就是每秒一圈或者说一次颤动。假如声音达到16～2万赫兹，人类的耳朵就能听到。超过这个频率的就是超声波，低于这个频率的就是亚声波。频率越低，我们感知到的音调就越低。
海豚发出的一些信号高达10万赫兹，因此人耳无法听到。而另一些信号低于2万赫兹，我们就可以听到。
再来看一下池塘，你会注意到靠近鹅卵石入水的地方的水波比较远的水波有着更高的顶点（更大的振幅）。振幅是一个波形的高度，它随着距离的增加而减小，直到波形完全消散。在声波中，振幅或者说是响度以分贝来衡量。0分贝是人们刚刚能听到的最弱音。很高强度的声音是危险的，尤其长期接触高强度的声音就更危险。接触100分贝的声音超过8个小时会对听觉造成永久性损害，超过130分贝的声音会立刻损害听觉，而摇滚乐有120分贝左右。
我们向池塘中扔入两个鹅卵石会怎么样呢？水波会从每个鹅卵石入水的地方向外扩散，并相互碰撞、交织、翻滚，形成网状的小波浪。这些波浪不能仅用频率和振幅来形容，因为它们太复杂了。复杂性是声波的第3个特点。我们周围的声波通常不是单纯来自一个源的声波，更多的情况是几个声波的结合。我们对声波复杂性的感知就是我们所说的音高。声音的这种特性使我们能够分辨出是父母的声音还是其他人的声音。
耳朵的结构
鲑鱼和其他鱼类在身体两侧有着对压力敏感的细胞线（称为侧线），这些细胞线能使鱼类侦测到水中的振动和化学物质，是它们在水下的嗅觉和听觉。同样，一些无耳蜥蜴和蛇通过骨头，特别是鄂上的骨头感觉振动。但人类不像这些动物，我们有耳朵。
耳朵的可见部分是耳朵外部的耳廓。这是一块软组织，它像问号一样盘旋在我们的头部两边。而短小、充满蜡状物的耳道可以把振动从耳廓传向耳鼓。耳廓与耳道构成了外耳部分。
中耳是一个狭窄的、充满空气的腔，由3块小骨构成：锥骨的一端直接与耳鼓连接，另一端与砧骨相连。砧骨与镫骨相连。镫骨上有一层小小的薄膜通向内耳。这里还有一个像欧氏管的通道，从中耳通向喉咙。
内耳包括一个充满流质的结构，形状像蜗牛壳，称为耳蜗。耳蜗向里伸展是基底膜，沿着基底膜是接收声音的毛细胞，它们构成了柯蒂氏器。
耳朵如何工作定位声音
外耳把空气分子搅动形成的声波通过耳道传向中耳的耳鼓，并引起耳鼓振动。尽管振动非常微小，但它能引起中耳内3块小骨头的振动，接着振动通过卵形窗传入内耳。卵形窗的运动促使耳蜗内液体的运动，从而引发基底膜的波形运动，再促使柯蒂氏器的毛细胞运动。当毛细胞弯曲旋转，就会激起底部的神经细胞。神经细胞的脉冲信号在通过听觉神经传给大脑的左右半球。
我们的耳朵会在前后相差很短的时间里接收到许多声波。如果声音直接来自于耳朵一边，0.8毫秒后，我们另一边的耳朵才会听到。最先听到声音的耳朵直接收到振动、后听到声音的耳朵所收到的振动强度也比较弱，因为这些振动已经在大脑中转换了很多次。如果振动直接来自头顶、前方、后方，双耳听到声音的时间和强度是一样的。但是耳廓的形状会以不同的方式改变声波，这取决于声波的方向。我们用3种线索来判断声音的方向：时间差异、强度差异以及振动从不同角度冲击耳朵所发生的变形。
感知音调听觉与语言
在日常生活中，我们不仅仅想知道声音来自哪里，我们还想了解更多同声音有关的事物。我们想知道声音是谁的，是歌声、是鸟叫，还是动物发出的。我们希望能够检测、学习和分辨声音。为此，我们需要能分辨音高（就像音乐中的高音和低音）。频率理论表明声波引起大脑的活动，这些活动是对声波频率的直接反应。
换句话说，每秒500圈的波动（500赫兹）将引发每秒500次的神经冲动。有证据表明，的确存在这种情况，但这仅对较低的频率而言，因为神经细胞通常无法每秒达到1000次的冲动。第2种解释叫做部位论，它告诉我们如何感知音调。高频和低频影响耳蜗的不同部分。如果耳蜗的底部很活跃，我们能听到较高的频率。如果耳蜗后部的上半部分比较活跃，我们能感知较低的频率。
口语是对我们日常生活贡献最大的。语言帮助我们创造文化。语言可以在近距离也可以在远距离发挥作用，可以在白天也可以在黑夜发挥作用。语言在人类进化过程中意义无可估量，它对我们思考、解决问题的能力和适应能力的意义也是无法衡量的。在口语中，我们使用的声音是因为我们对它们的意义有广泛的共识。语言不仅包含听觉符号，而且也包含视觉信号，比如，你正在阅读此页的文字。口语依赖于我们的听觉，而听觉像其他感官一样，依赖于大脑的活动。来自于两只耳朵的信息通过听觉神经传递给大脑的任意一边，我们的大脑听见并处理这些信息。处理声音可能就是分辨已经出现的声音或者分辨声音的意义。大脑如何把声音与意义联系起来仍需要仔细地思考，但是科学家确实知道这个活动发生在大脑的哪个部分。
触觉、味觉和嗅觉
我们的世界不仅仅只有声音、颜色和运动，它还有气味、味道和质地结构。周围的世界有时酷热，有时寒冷，有时充满痛苦。它可以垂直、倾斜、颠倒。我们有时也会处在倾斜和颠倒的位置。幸运的是，我们有其他一些感知体系和其他能发挥作用的感官，这使得我们的大脑可以了解有关我们周围世界的这些事情。
身体感觉
我们对视觉器官和听觉器官的了解比对其他器官的了解要多得多。特别是许多研究都集中在视觉研究上。这一方面归因于视觉与听觉在进化过程中明显更加重要，尤其是在交流和运动方面。另一方面在于研究其他感知体系比研究视觉、听觉更困难。但是这些感知体系对于我们身体功能也非常重要。举例来说，身体感觉（也称为体觉）对于到处走动、对于保持保持垂直或了解身体位置、对于避开那些可能伤害甚至杀死我们的事物来说都是必不可少的。
触摸：触觉体系
“触觉的”一词源于希腊语“能够抓住”，因此可以作为触觉的意思来使用。触觉感知体系也称为皮肤感觉，它们由各种接收器组成，这些接收器可以告诉我们身体接触的信息。一些接收器对压力非常敏感，另一些对冷热做出反应，还有一些让我们产生痛苦的感觉。这些感觉依赖于1000多万个神经细胞，它们拥有神经末梢或接近表皮（皮肤最外层）。位于脸部和手部皮肤的接收器比身体其他部位要多，因为脸部与手部是最敏感的区域。这些区域的敏感性可能是为确保物种的生存而慢慢进化来的。
压力
压力接收器在身体各部分的分布是不均衡的。两点阈限程序很容易证明这一点，让人在两点范围内轻触你身体的不同部分，同时逐渐改变两点之间的距离。压力接收器越集中的地方，你越能感受到这两点紧密靠在一起，而不是只有一点。在不太敏感的区域，这两点感觉起来就比你单独触摸起来要相距远些。对大多数人来说，手指尖的两点阈值大约是0.2毫米。前臂上的两点阈值是其5倍，再往后阈值更大。这些对触摸敏感性的测试只是近似值，它们也没有完全反应一个人对突如其来的刺激的正常敏感性。这是因为当我们预料到一次接触或振动时，我们会特别敏感。我们对毫无准备的刺激就比较迟钝，不那么确定。
温度
两种不同的感受器使得我们可以感受温度的变化。一种感受器对热敏感，一种感受器对冷敏感。冷敏感器的敏感度是热敏感器的5倍。同我们对压力的敏感度一样，我们对温度的敏感随着年龄的增大而降低。脸部是对温度最敏感的地方，手足最不敏感。当温度下降时，冷接收器兴奋度提高，当温度升高时，热感受器的兴奋度提高。如果我们想保持身体的温度在正常的范围内，冷热感受器提供给大脑的信息就必不可少。大脑通过发出使血管膨胀的信息调节我们的温度。当我们太热时，大脑增加排汗；当我们太冷时，大脑使血管收缩。如果这些措施还不够，我们的温度感受器继续发出我们太冷或太热的信息，我们的大脑会建议我们烤火或跳进充满冷水的湖中。
疼痛
压力接收器能够快速地适应刺激。当你从头上穿上毛线衫时，你能感受到它轻柔的压力，但几分钟后，你就不会感受到它。与此相反，疼痛感受器不会那么快适应刺激。这通常很有用，因为疼痛是某个地方出错的信号。疼痛的功能之一就是阻止我们去做对我们有害的事情，如在碎玻璃上行走或靠在发烫的炉子上。压力、热度、某些化学物质对神经末梢的刺激都会产生疼痛。身体的一些特定区域，像膝盖后面、臀部、颈部等，比鼻尖、拇指根或脚底等区域包含更多的疼痛感受器。而且，内部器官也有疼痛感受器。当他们受到刺激时，我们感到内脏疼痛即内部器官疼痛。在远离真正疼痛根源的其他身体部位我们也会感受到内脏疼痛。比如，心脏疼痛的人会在手臂、脖子或手部感到疼痛。
两种特征鲜明的神经纤维链把痛感传给大脑。一个速度快，一个速度慢。每种都导致不同的痛感。当你弄伤你的手或踩在荆棘上时，你所感受到的瞬间的剧痛由快速神经纤维链传导。强烈的、持续的疼感迅速传到大脑，因为它的功能是让你迅速离开引起疼痛的地方以避免更严重的伤害。它引起的反应是急速的、自发的。第2种类型的痛感通过较慢的神经纤维传导，它引起隐约的疼痛，即使你离开引起疼痛的地方，它还是存在。
马尔札克—瓦尔提出的闸门控制学说对大脑如何处理疼痛提出解释。他们认为，当连接疼痛感受器与大脑的神经细胞被激活时，我们就感到疼痛。那些称为刺激C纤维的神经细胞通过一系列“闸门”到达大脑。但是，那些“闸门”不是一直都完全敞开的，有时会彻底关闭。这是因为有另一种称为刺激A纤维的神经细胞能关闭一些“闸门”，阻止疼痛信号传给大脑。传递疼痛信号的刺激A细胞的传输速度快于阻止痛感的刺激A纤维。这就解释了为什么我们伤害自己时，我们会感到强烈的疼痛。“神经闸门”涉及中脑的一部分区域，此区域的神经细胞抑制了那些通常可以传递从疼痛传感器接收痛感的细胞。当神经细胞活跃时，“神经闸门”就关闭，反之，“神经闸门”就开放。“闸门控制”理论也可以解释为什么针刺疗法可以缓解疼痛。如果针刺疗法是有效的，那么针的插入与活动可以刺激A纤维阻止疼痛信号的传递，然后关闭“神经闸门”。这个理论有时也用来解释幻觉肢体疼痛。
化学知觉
味觉和嗅觉在生物学意义上特别重要。它们的功能之一就是防止我们自己毒死自己，另一功能就是诱使我们进食。这两个功能对于生存都是必不可少的。使我们能够闻的器官是嗅觉上皮细胞，它位于鼻腔的上部。嗅觉上皮细胞表面覆盖着一团类似头发结构的纤毛。这些纤毛可以对溶解在黏液（稠且黏的液体）中的分子做出反应。这些分子成线状排列在鼻腔中，可以把神经冲动直接传递给位于嗅觉上皮细胞上面的大脑前下侧一个小突起——嗅球。
包括人类在内的许多动物的鼻孔都是向下倾斜的。这样有两个明显的优点：首先热的物体发出的气味是向上的，开口向下的鼻子就比较捕捉到气味。第二，鼻孔向下，鼻子就不会被雨水或空中落下的物体阻塞。
我们有关气味的词汇是模糊的。我们不容易分辨相像的气味，但如果有强烈的类似的气味作比较，我们就比较容易区分。尽管有许多方法区分气味，可没有一种是大家公认的。不过，研究表明人类对气味有强大的回忆能力与联想能力。此外，尽管我们描述气味的词汇比较贫乏，可我们能够区分超过1万种不同的气味。人类的嗅觉远远没有动物的发达。人类大脑只有很小的一部分参与嗅觉，而狗的脑皮质有1/3参与嗅觉。一些科学家估计狗的嗅觉能力比人类强大100万倍。
味觉
我们已经知道嗅觉依赖于溶解在黏液中的空气分子引发与感受器细胞的联系。味觉则依赖于环绕在对味道敏感的细胞周围的液体中的化学物质。这些对味道敏感的细胞就是舌头上的小突起——味蕾。味蕾上有圆形的小孔，溶解的化学物质通过这些小孔能够到达味觉细胞。味觉细胞的生命周期为4～10天，之后细胞死去并再生。随着我们年龄的增长，味觉细胞的再生速度会变慢。人们有时会向食物中加入更多的盐和胡椒来弥补他们越来越少的味觉细胞。
我们有关味道的词汇和有关气味的词汇一样贫乏。当问及某物的味道像什么时，我们都会将其与其他类似的食物作比较。否则，我们就会简单地回答说它是甜的、酸的、咸的、苦的，或者这几种味道的结合。心理学家普遍认为酸、甜、苦、咸是最普遍的味道。而且，舌头的不同部位似乎对这4种不同的味道有不同敏感度。这不意味着我们对这4种味道有不同的感受器，而是感受器对4种味道的结合做出反应，尽管不清楚这种结合会留下何种味道印象。
我们对味道的感觉只有部分来自于舌头。无嗅觉的人不能像大多数人那样品尝食物。实际上，在品尝食物的过程中，嗅觉比味蕾的反应更重要。当我们紧紧捏住鼻子，咬一口苹果和洋葱，我们就不能分辨出两者味道上的差别。温度和质地也会影响味道。冷的马铃薯泥与热的马铃薯泥味道不一样。味道的好坏也依靠经验。在特定的文化中，幼虫、甲虫、肠子、鱼眼、驯鹿的胃、动物的脑子被认为是美味佳肴。各种汉堡和炸土豆条等垃圾食品对于有些人来说就不太好吃。味道的偏好也会随着年龄的增长发生变化。
现在科学家可以运用先进的仪器检测人类大脑的活动并为其绘制图谱。技术的进步使得心理学家运用脑成像技术研究人类感知与大脑神经活动之间的联系。现在更多的是研究我们如何运用视觉，科学家们对于视觉和听觉的了解也相对较多。我们对感觉如何发挥作用的了解还不全面，而对于感知的复杂过程的研究正在开展。
情感与动机
古希腊的哲学家像后来的科学家一样一直都在探求情感的本质，但目前我们有关情感的观点都是建立在自然学家查尔斯·达尔文、心理学家威廉姆·詹姆斯和威廉·冯特等人的理论基础之上。20世纪50年代，对情感的研究渐渐流行，如今已成为心理学和相关学科学的主要研究领域。
情感的本质
想象一下，你独自走在森林中，突然，你与一只大黑熊面对面，接下来会发生什么呢？尽管我们无法预料这次相遇的后果，但我们可以确信会有很多影响你的身体、精神和行为的事情发生，你会经历各种情感。你的第1个情感反应就是惊讶，接下来你的心跳加速，你会把全部注意力都放在你面前的这只熊上。你会马上止步，身体僵硬，有强烈的逃跑欲。如果事后有人问你当时的感觉，你会说很害怕。
很明显，当你面对黑熊时，你的情感是复杂的。你的反应包括心理的、行为的和主观的反应。可以说，任何情感都像你的这次经历一样包含着3个因素：
（1）心理变化，如心率加速、大脑中某个区域的活跃。
（2）行为反应，如逃跑的倾向或者继续与引起情感的事情接触。
（3）主观经历，比如对某人感到愤怒、高兴、悲伤或其他引起情感的事情。
因此，情感是对真实或想象的刺激做出一系列特殊的、自动的和有意识的反应。当人们害怕、愤怒或对某事自豪时，他会体验到情感。情感不同于情绪，情绪只是某种情感的暂时倾向。如果你感到满足、疲劳、烦躁、紧张、沮丧，你是经历某种情绪而不是情感。脾气是比情绪持久的情感倾向。“感染”一词是某些心理学家用来形容一个人的情绪状态的。
情感的功能
1872年，查尔斯·达尔文出版了一部很有影响的书——《人类与动物的表情》。在这本书中，达尔文认为，情感是进化过程中一种有益的产物，因此许多物种都有情感。他还相信，物种在进化过程中保留自己的情感能力是因为情感在交流过程中扮演着重要角色——这可以提高物种的生存机会。
根据达尔文所说，每种对生存重要的情感都有特殊的表达方式。人类有两种表达方式很重要：面部表情（如微笑、皱眉）和趋向或避免某种事情的行为。回到前面那个遭遇熊的例子，如果有个女子在那种情况下看到你，即使她没有看到熊，仅仅通过你脸上的表情，她就知道你正在面对某种令人害怕的事。这个信息会促使她离开，以免熊注意到她。害怕表情的通讯作用因此会救了她的命，假如这名女子没有离开而是给你提供了帮助，也许还能救了你的命。
情感的表达使我们能够快速地交流，这对我们社交生活有帮助。实验性研究显示，只要瞥一下别人的脸，人就可以准确辨别其他人的情感状态。无法准确识别情感也有非常严重的后果。比如，热情的微笑通常表达了高兴，窘迫的微笑意味着不安。对于任何不能区分这些不同的人来说，这都是他在社交生活中很大的弱点。这一点甚至适用于所有的文化。但一些表情（如向陌生人保持固定的笑容作为谦恭的表示）在一些文化中可以，在别的文化中就行不通。
达尔文强调情感在物种进化与生存中的作用，在他之前的哲学家则认为情感是精神的混乱状态，它来自于我们早期的祖先并与我们强大的理智交织在一起。因此，他们相信情感是精神疾病和行为问题的主要来源。在20世纪40年代，达尔文关于情感是进化所赋予物种的优势的观点的影响逐渐扩大。今天，心理学家们认为情感有着重要的适应性功能，它使我们能够适应新的环境。其中的一种途径就是通过提供动机推动力，也就是说一种情感促使个体做出反应。情感（如在森林中遇到熊所产生的恐惧）使得任意一种物种的个体在面对危险时都可以做出及时、可能的逃生反应（正好像恐惧感促使你避免与熊亲密接触）。因此，感情能为行为提供强有力的指导，因为它能提供清晰的、你要达到的目标（如躲避黑熊或接近攻击者）。除了告诉你在危险的环境下如何逃生外，情感还能调动能量供你实施逃生行为。情感经历包括自动神经系统的活动变化，大脑通过这种通讯网络可以控制包括骨骼肌肉收缩的身体各个部分。在突然遇到熊的情景下，恐惧感会促使自动体系提高心率和血压。恐惧感还提供给肌肉氧气与葡萄糖，以便你迅速地远离危险的自发体系。
情感除了具备交流和动机功能外，还提供信息。情感会引导我们的注意力集中到重要的刺激之上，并提供信息流让我们决定是否维持如逃跑这样的行动目标。就像你吃冰激凌吃到恶心时，你就会停止。当某人的言论惹你恼火时，你会停止与其谈话。从实用的观点来看，情感为行动提供重要的指南：它们能快速、明晰地传达刺激，为行为提供目标与能量，并告知如何应付。因此，情感在进化中扮演某种角色，它们确保了物种的生存。
基本的情感是天生的吗
情感的实用性观点在认同达尔文进化论的科学家那里占据着主导地位。这种情感观点认为，所有的人类都有一套基本的情感，这对物种的生存很重要。有大量证据表明，基本的感情是天生的，而非习得的。心理学家卡罗尔·伊泽德和他的同事研究证实，天生失明的人仍旧会在脸部表情上显示出基本的感情，如高兴时微笑或恶心时皱皱鼻子，尽管他们从没有看到过这些表情。
除了面部表情外，还有更多的东西会显示基本的感情吗？当然，特定的基本感情会引发特定的行为，如逃跑、侵略性或关怀。这表明不同的基本情感可能会引发自动神经体系（如心率、呼吸、消化或其他体系）的特定反应模式，以使身体做出合适的行为。
1983年，保罗·艾克曼、罗伯特·莱文森、华莱士·弗里森发现不同的基本感情与自动神经体系的特定变化相连。他们要求参加测试的人调节面部肌肉来显示某种特定的基本感情，同时，他们评估与神经活动的激活相连的心理因素。艾克曼和他的同事得到的证据明显表明，不同情感的表达总是伴随着神经系统的不同调节。这些发现还表明，在基本情感的面部表达与身体如何准备行动以增加对基本情感的认识之间存在联系。
目前，还没有自动神经系统方面的研究证实面部反应与自动神经系统存在积极的联系。最经常得到证明的是愤怒的表达与经历总伴随着血压的升高。还有证据表明情感影响自动神经系统的活动，并有能力调动机体的能量。现在，还有可靠的证据证明有一套固定的人类基本情感与特定的心理和行为反应相联系。
1980年，心理学家罗伯特·普拉奇克对于情感提出了一个不同的观点——普拉奇克模式。它包含8种主要的天生感情——高兴、容忍、害怕、惊讶、悲伤、恶心、愤怒、期待。根据普拉奇克的理论，这8种情感在物种生存中发挥重要作用，因为它们与鲜明的行为程序相连，如愤怒时的破坏或高兴时的亲近。普拉奇克模式的一个重要方面是它还考虑到更复杂的情感，如罪恶感与爱。普拉奇克认为这些复杂的感情源自于基本情感的结合，比如期待与恐惧相结合产生焦虑。
对于基本情感观点的一个批评来自日常观察。尽管艾克曼和其他人的发现是正确的，但是来自不同文化背景的人实际上并不会用同一种方式表达基本的情感。如果基本情感是天生的，是所有人类进化过程从祖先那里继承的话，那么美国人与日本人应该用同一种方式表达喜悦与悲伤。但许多西方人发现，日本人远不如美国人那样有表现力。艾克曼与弗里森试图通过引入情感表现规则来解决这个明显的矛盾。这个理论中，文化规则决定了个体在社会环境中表现情感的适当方式。文化也因此成为决定情感实际表达的一个因素。但人类基本的情感方式不会随着文化的不同而变化，这是因为情感表现规则不是在任何情况下都发挥作用的。当人在私密空间独处时（文化的影响最小），他们会有真正的天生情感表现，而不是公共表现。但是，还有其他证据对人类有一套固定的基本情感的观点提出质疑。
1995年心理学家詹姆斯·娄维尔在一份研究报告中指出，当他与同事们向受测者展示滑稽的面部表情时，受测者并没有用标准的6个基本情感去描述这些面部表情，而是用了两个基本的范畴去描绘它们：高兴——不高兴和平静——觉醒。结果，娄维尔得出结论说，以前那些显示可以准确辨认基本感情的证据是因为研究方法上有缺陷。尽管娄维尔驳斥了其他心理学家提出的基本情感是文化假设的产物的观点，但他却同意不同的文化在描述情感方面有重合。
环形情绪模式
娄维尔的二元理论并不新鲜。100多年前，哲学家、心理学家威廉姆·冯特就提出所有的情感都能分为两种范围：高兴和唤醒。这种模式称之为环形情绪模式，这是从基本情感角度对情感进行解释的另一种主要观点。
1988年，彼得·兰出版了一大套图集——《国际情感图集系统》。所有的图片被分为两个级别——愉悦（可以是令人高兴的或不高兴的）和唤醒（在看图者眼中可能具有抚慰或唤醒情感作用）。比如有花的图片是令人愉悦的，但没有唤醒作用；色情图片是令人愉悦并能唤起性情感；残废的身体会令人不快并使人产生厌恶的情感。
彼得·兰在一个研究中使用了这套图片。在研究中，受测者情感反应的两个独立方面被记录：受测者对唤醒与愉悦的主观评定和对他们自动神经系统活动的客观衡量。唤醒级别可以通过测量皮肤传导力与上皮质活动（可以用实用的磁性共振成像或核磁共振成像来测量）的估算。通过测量脸部两侧肌肉、颧大肌、皱眉肌可以区分与大脑的亲近和避免系统相连的愉快与不愉快。图片越令人愉快，侦测到的颧大肌的电活性越多，肌肉被大脑激活后收紧脸颊，人便露出笑容。图片越令人不愉快，侦测到的皱眉肌的电活性越多，皱眉肌能够使眉头皱紧。兰把受测者对自己情感反应的评估与实际的心理测量相比较时，他发现两者有很多一致的地方。这种一致性证明这样一种观点：愉悦与唤醒是如何区别情感的重要方面，但这无法说明人类是否有一套相同的基本情感。
情感产生的原因
是什么导致了我们都熟知的那些情感经历呢？还是让我们回到遇到熊的那个例子。在这种情况下，你可能会认为你会由于恐惧而逃离那只熊。根据常识，恐惧会让你心跳加速，身体僵硬。但是，威廉姆·詹姆斯却使用森林中遇到熊这个例子——颠覆了上述理论。
根据詹姆斯的情感理论，你害怕熊是因为你出现了害怕动作——你有意识的恐惧是你身体对威胁做出反应的结果，而不是反过来。总之，詹姆斯提出这样一个观点：是情感行为产生情感。
尽管100多年前詹姆斯就提出了这个理论，但如今他的理论仍然产生着影响。詹姆斯提出特定的情感总会有特定的内脏变化和骨骼肌肉调整，而我们只有通过身体的变化才能体会到情感。那些受詹姆斯理论影响的研究者根据他的理论提出面部表情反馈假说。
心理学家吉姆·莱德尔对于此项假说进行了一些研究。研究显示，如果人们调整面部肌肉以适合他们情感表达时的表情，那他们就会实实在在地感到情感。这项发现证实了詹姆斯的理论，即仅通过显示有感情的行为就能产生情感感觉。根据莱德尔的研究，这种效果只有那些熟悉他们自己身体并注意到身体发出信息的人才会感受到。
詹姆斯革命性的理论不久就受到批评，其中最有影响的是沃尔特·坎农。他是一名生理学家，在20世纪20年代研究自动神经系统。根据他的研究，情感刺激引起的内脏变化晚于相伴生的感觉（我害怕）。坎农没有发现证据表明内脏变化的特殊模式与特定的情感有联系。因此他得出结论：詹姆斯对事件的排序是错误的，身体并没有特定情感唤醒模式。坎农认为产生压力情感的刺激首先在大脑中产生一个紧急状态的反应——一种总体的唤醒状态使身体为消极性的刺激（不管该刺激本质上何种刺激）做出对付或逃跑的准备，与此同时，“我害怕”这个有意识的情感会产生。坎农在一种有影响的理论中详细解释他的论断，这一理论阐述了信息如何通过大脑各个部分来产生有意识的情感经历和身体反应。
20世纪60年代早期，社会心理学家斯坦利·沙赫特提出了一种理论，该理论是詹姆斯与坎农两种相冲突观点的折中。根据沙赫特的“双因素”情感理论，环境的任何重大变化都会使自动神经系统产生总体唤醒状态。这种唤醒被假定为非特定的，这符合坎农的观点。沙赫特最大的贡献是解释了总体唤醒如何变为情感唤醒。根据沙赫特的理论，当人们经历唤醒时，他们的心跳会加速，并问自己为什么会这样。他们感受并表达的情感取决于他们对此的解释。唤醒的量级决定被感受的情感的强度，而不是它的特点。
为了说明沙赫特的理论，设想一下你的心跳在加速，这种心跳加速会使你爱上你刚刚遇到的一位有吸引力的人，而你会把心跳加速归结为他的出现。或者心跳加速会让你与别人发生争执，而你认为此人的言论让你恼火。关键的前提是你不知道心跳加速的真正原因，因此你也就无法描述。一旦你找到真正的根源并能描述，即使这种描述就是简单的“我移动得太快了”，都会使你产生满足感，你也就不会再有进一步的情感经历。沙赫特的理论足以证明情感反应有多么大的暗示性。
认知与情感
当沙赫特关注身体的反应（如心跳加速）会先于情感经历时，另一些研究者则从另外的角度对情感进行了研究。他们中的一些理论主要关注是什么使刺激产生情感。对于这些研究者来说，认知（大脑的信息处理过程）比身体反应更重要。个性心理学家玛格达·阿诺德在20世纪60年代引入了评估概念。评估是从刺激到反应这一链条当中最重要的一环，阿诺德将它定义为“对潜在的有害或有利环境的主观评价”。根据认知学说，人们对环境的评价方式将最终决定他们的情感经历；是评估过程决定身体对所评估刺激的反应。但是，值得注意的是，阿诺德并不认为人们可以有意识的评估环境，评估可以在无意识的情况下自动做出，而评估过程有意识的结果就是情感感觉。
通常，人们对同一刺激的感觉和反应会有很大差异。根据评估理论，产生上述状况的原因是人们在环境评估方面的差异。阿诺德将把情感定义为对趋向知觉为有益的，离开知觉为有害的东西的一种体验倾向。评价可以是有意识的，也可以是无意识的，当人们意识到评价结果时，那么就会体验到情绪。除了引入评价概念外，阿诺德提出了行动倾向概念。行动倾向（如逃跑或战斗）是行为冲动，可以变成实际行动。它们也能决定对刺激或事件的情绪反应。
下面通过具体例子对这两个概念做一下说明。尽管很多人都同意野生黑熊很危险，当我们遭遇一只黑熊时，一些人会比另外一些人更害怕，还有一些人会感到愤怒而不是恐惧。根据评估理论，产生这种差异的原因在于一些人认为熊比他们强壮，而另一些人认为他们能够战胜熊。那些认为熊比他们强壮的人会有逃跑的冲动，而那些认为同熊一样强壮的人会有与熊搏斗一番的行为冲动或呆在原地，他们可能会攻击熊或吓走它。在与熊的遭遇中，他们更能体验到愤怒，而不是恐惧。
在20世纪70年代末，社会心理学家伯纳德·韦纳提出了一个新的情感认知理论。情感是“冷认知”的结果，这是大脑处理信息的精神战略。这一学说主要关注复杂的情感如罪恶、自豪、害羞和同情等这些与自身和他人相连的情感。根据韦纳的学说，对一件事的情感反应取决于人对事件的定因而不是事件本身。
根据沙赫特的双因素理论，那些经历不确定唤醒的人（如心跳加快）会受到激发去寻找对感觉的解释。他们寻找的解释会赋予不确定性唤醒一种情感性。另一方面，韦纳的理论是试图不触及生理过程的情况下解释情感的唤醒。韦纳把他的理论用来解释学校、专业领域、运动场这些成绩取向环境下的情感。韦纳对引起特定情感的原因做了分类。例如，他的理论预测，如果人们相信缺乏个人能力是导致失败结果的原因，那么他们会在无法通过考试时感到羞愧。但如果人们认为是负责监考的老师不公平才导致自己无法通过考试，那么情感反应就是愤怒。
最近，该理论被用于研究反社会和亲社会行为（帮助别人对帮助者没有明显的好处）的效果研究。比如，一名男子在地铁中跌倒，如果你认为此人正身患疾病，那么你就会对他报以同情。但如果你认为他喝醉了，你则会很生气。你是作为旁观者还是帮助者的情感态度取决于你认为对方是否应该为他所处的困境负责。
情感和无意识
情感的认知方法为大家所熟知，但这些方法在1980年遭到一种关于情感和认知分离的、更有争议的理论的挑战。社会心理学家罗伯特·扎琼克认为“偏爱无需推论”——也就是说，我们的感情不需要预先的思考。因为意识信息的处理需要时间，并且我们的大脑在对情感刺激做出反应前，需要了解它们。扎琼克认为因刺激引起的情感反应比认知理论所能解释的更快、更自发。此外，我们常常能够在我们思考一个状态之前，叙述我们对这个状态的感受。
扎琼克的目的是为了反驳关于信息处理在情感反应之前的观点，他认为引起一个情感反应并不需要意识的评价过程。他的观点引发了激烈的争论，尤其是在扎琼克和理查德·拉扎鲁斯之间，后者是评价过程的一个主要拥护者。
根据扎琼克的观点，认知和情感会互相影响，但两者是截然不同且相互独立的过程。扎琼克报告了一些实验的结果，在这些实验中，他和同事研究了人们在对刺激做出反应之前受这个刺激的影响。实验表明，人们在受到刺激时会自发地形成关于这些事先不熟悉的不确定的刺激的态度——喜欢和厌恶这类基本的情感反应。例如，扎琼克给实验参与者呈现一系列他们不熟悉的中文文字，然后评价他们喜欢或厌恶的程度。他发现一个特定的表意文字越是频繁地呈现在实验参与者面前，他越是喜欢它。
纯粹的影响甚至会在刺激出现的几毫秒内出现，这时实验参与者不可能有意识地认知这个刺激。只有当表意文字在很长一段时间后被呈现时，实验参与者才能判断喜欢它们的程度。实验结果显示，不管他们是否记得这些文字，实验参与者感到之前已经看到过的表意文字更可爱。因此，人们能够形成基本的情感反应，诸如对待一个事物的态度，但并没有关于它的有意识的认识。
在后来的研究中，扎琼克和他的同事研究了潜意识的情感准备。在实验中，一个有着情感冲击的刺激（一幅画着皱眉或微笑的图画）呈现在实验参与者面前。这些初始的刺激作为随后出现的刺激的一个“准备”，被下意识地呈现——也就是说，它们被快速地展示，实验参与者不可能有意识地认知它们，它们看见的仅是在银幕上的一瞬间的闪现。在初始的刺激呈现后，一个不熟悉的刺激很快呈现在实验参与者面前。最后，第2个刺激被再次呈现，实验参与者被要求判断他们喜欢的程度。结果显示，一个人们不熟悉的文字出现在一个笑脸符号后，比它出现在一个皱眉符号后更能被人们喜欢。希拉·穆菲、詹妮弗·莫纳汉和罗伯特·扎琼克在进一步的研究中证明，潜意识中的情感准备会影响毫无任何准备下接触事物时的印象。这就意味着，人们会把潜意识当中毫不相干的各种好恶联系起来形成自己的态度。
情感和大脑
大脑是神经系统的“控制中心”，它负责协调情感的各个部分——感情、生理调整和表现的行为。不同物种的大脑结构中的相似之处体现在相似的情感行为上（诸如遇到威胁时的逃跑，被激怒时的攻击性行为）。
自20世纪30年代起，大脑研究者试图揭示大脑中不同区域的不同功能，包括逃跑和攻击行为的机理。对于大脑的现代认识显示，这是一个包括很多亚系统在内的复杂的系统。一些区域涉及一个特定的功能——例如，视觉皮质产生视觉。无论如何，通常大脑的每个区域都涉及一个以上的功能，这些区域与不同的区域和结构一起工作来实现某种功能。
这些不能确定数量的不同区域在产生情感中起了一定的作用。事实上，不同的物种表现出相同的情感行为，诸如在特定状态中的逃跑本能或方法，这暗示了协调情感的区域在大脑进化的早期阶段得以发展，并解释了为什么大脑皮质并不是寻找情感所在的部位。尽管部分大脑皮质在情感的一个组成部分（意识的情感情绪）中扮演重要的角色，但是我们需要在大脑进化阶段中更古老的部分里深入寻找情感的其他方面。
自主神经系统受到大脑中更古老的部分的控制。19世纪的研究者发现，当人们受到情感刺激时，自主神经系统会有反应，并且对情感的自动反应保留在今天所研究的一个主要的区域内。
自主神经系统被划分为交感神经系统和副交感神经系统。交感神经系统负责人体系统的刺激，诸如心血循环和呼吸；副交感神经系统负责抑制系统以降低活动的程度。交感神经系统和副交感神经系统的释放作用（由神经元传递的电子信号）刺激了几个器官中的反应。瓦尔特·卡侬发现，紧急的反应是交感神经释放的一个很好的例子。例如，交感神经的刺激出现在害怕和愤怒的过程中，而厌恶包括副交感神经的释放。当交感神经系统受到刺激时，神经传送体（或化学传送体，称为肾上腺素或降肾上腺素）会在血液中释放。释放作用刺激人们身体做出反应以注意（或挑战）他们所面对的——可能去忍受和面对重负，或者在重负面前退缩。由副交感神经组织所释放的乙酰胆碱会在身体脱离压力状态和达到放松状态时出现。因此，自主神经系统在刺激和产生行为，以及因此用物理的方法表达情感中具有重要作用。
大脑进化阶段中更古老的部分在被称为脑脊髓的自主神经系统的控制中扮演重要角色。脑脊髓位于大脑底部的脑干中。脑脊髓中的一部分（喙的部分）的电刺激引发全身的交感神经反应，而另一部分（迷走神经）的刺激引发副交感神经的释放。脑脊髓受更高部分脑干的影响（向下投射），即下丘脑、杏仁核和皮质区域。所有这些区域在情感中具有重要作用。
查明大脑区域在情感中的功能是很困难的。用科技手段对大脑皮质的活动进行测量的结果可以告诉我们在深层的大脑区域所发生的事情。作为替代，研究者使用动物来了解这些区域的进一步知识。在一种类型的研究中，研究者用电刺激大脑的特定区域，直到引起一个行为（如攻击）。另一种方法称为损害研究，是用损害（切割）来系统地毁坏部分大脑，直到一个情感行为（如逃跑）消失。此外，研究者用成像技术来研究人类的大脑，如磁共振成像，它可以使我们看见正在发生的大脑活动。另一种成像技术就是正电子摄影术。这样的技术使得大脑活动的区域变得可见。它们的主要优点是人们可以对活动着的大脑进行研究。这些技术最近才出现，对使用者而言仍然是很昂贵的。
对大脑损伤的研究是另一种被长期使用的研究人类大脑的方法。研究者通过测试得知大脑遭到损伤后，它的何种能力受到限制或者丧失。例如，19世纪的神经学者保罗·布洛卡和卡尔·韦尼克通过研究大脑损伤病人以及菲尼亚斯·盖奇在1848年遭到事故（一根棍子从右边穿过他的前脑）后的情况，发现了大脑中主要的语言区域的位置，并认为前脑在人格和情感表达中扮演着重要角色。
情感大脑的模型
在最近100年间，研究者试图发现大脑内情感传导路径。主要的问题是，大脑中的哪个区域负责引发和协调情感表达、体验和身体反应。
威廉·詹姆斯相信情感情绪是情感行为的结果。他根据当时已知的知识，提出了一个关于大脑内情感的传导路径的理论。他的理论将大脑皮质的两个部分联系起来：感觉皮质和运动皮质。詹姆斯认为，一个情感刺激（如森林中的一只熊）进入感觉皮质，并在那儿被感知。关于刺激的信息从感觉皮质传到运动皮质，这就产生了一个身体反应，如从熊那儿逃离。身体反应反馈到大脑皮质，皮质就感知到身体正在运动。对身体反应的感知就是我们作为情感情绪所体验的。总之，詹姆斯认为关键的大脑传导路径是大脑皮质间联系，并且大脑并不拥有一个特定的情感系统。
尽管生理学家瓦尔特·卡侬和菲利普·巴德同意詹姆斯关于大脑皮质负责情感情绪的意识体验的说法，但是他们相信，其他的大脑结构是引起和协调情感的关键。大约在1920年，菲利普·巴德通过对猫进行的一系列损伤实验来研究愤怒和狂怒。他得出了一个引人注目的发现，这个发现看上去似乎可以反驳詹姆斯关于大脑皮质的情感传导路径的观点：猫的大脑皮质被去除后，仍然显示出明显的情感引发的征兆。当受到威胁和挑衅的刺激后，它们仍能够对攻击性行为作出高度自主的反应——紧急反应。而且，它们的反应甚至比拥有健全大脑的猫更强烈，这可能是因为反应并不是由大脑皮质来调解的。这个发现表明，情感的传导路径处于更深处的大脑结构中。
基于他们的损伤研究，卡侬和巴德形成了关于情感的神经系统理论。巴德发现下丘脑是表达愤怒的重要大脑结构。下丘脑位于前脑的底部，并形成了前脑与中、后部大脑的分界，在自主神经系统反应（包括“战斗和逃跑”反应）中扮演重要的角色。去除猫的下丘脑，它不能再表现出愤怒的反应，另一方面，对下丘脑的电子刺激却能引起狂怒的反应。卡侬和巴德由此得出结论，下丘脑是情感大脑的重要部分。
卡侬和巴德提出传导路径是按一定顺序运行的。当特定的区域接收了感觉信息后，感觉信息从丘脑进入相应的大脑皮质（丘脑的作用是将身体感觉传递到大脑皮质，并告诉大脑的各部分身体所发生的情况）。信息同时传递到下丘脑。一旦下丘脑接收到信号，它激起身体反应（这可以从情感表达中看到）。同时，下丘脑将信号传递到大脑皮质，表明已经引发了情感反应。这个信息与感觉信息（直接来自丘脑传导至大脑皮质的刺激）相结合，产生这样一个结果：一个情感情绪被体验。
环形理论
1937年，解剖学家詹姆斯·帕佩兹提出了一个理论，这个理论可以扩展卡侬和巴德的假说。如卡侬和巴德一样，帕佩兹假定情感的感觉信号是通过丘脑的。正是从那儿，这些信号被导向大脑皮质和下丘脑。帕佩兹也同意意识的情感情绪是在大脑皮质中产生的，而下丘脑负责激起身体的情感反应。帕佩兹绘制了更为详细的大脑中情感传导路径的地图。他得出结论，情感情绪在扣带皮质中产生，这是在大脑中轴中更为古老的结构，现在被视为脑边缘系统的一部分。根据帕佩兹的观点，扣带皮质联合了来自进化阶段中较新的感觉皮质的信息和下丘脑的信息。
帕佩兹认为，有两条通向大脑皮质的传导路径。第一个是从丘脑通过扣带皮质到达感觉皮质的“思想流”。第二个是从丘脑通过下丘脑到达扣带皮质的“感觉流”。下丘脑将信号传送到前侧丘脑（器官的前部区域），信号从那儿到达扣带皮质。同时，扣带皮质从感觉皮质接收情感刺激的信息，并将这些信息与来自前侧丘脑的信息合并。此外，帕佩兹认为可能还存在着一条大脑控制情感反应的传导路径：这条传导路径从扣带皮质通过海马状突起退回到下丘脑。这条传导路径很重要，因为它打开了解释内部“思想”（而非外部的感觉“刺激”）如何产生情感的大门。例如，一个坐在办公室中想起自己孩子微笑的母亲，她会体验到随之产生的亲切的情感，即使她的情感的任何物理刺激可能很遥远。大脑皮质的区域涉及到感知和记忆，它也能够刺激扣带皮质，扣带皮质通过海马状突起刺激下丘脑。
帕佩兹的环形理论是研究情感大脑的基准之一。根据今天的知识，环形理论仍然是不完善的，因为它没有考虑到诸如杏仁核这类在情感反应中扮演重要角色的重要结构。
脑边缘系统模型
帕佩兹的模型对另一个情感大脑模型的发展产生了重要的影响，即情感的脑边缘系统理论。因为生理学家亨里希·克卢维和保罗·布希的研究，人们得知一个被称为杏仁核的微小、且常常被忽略的结构在对刺激产生攻击性反应过程中具有一定作用，至少在动物中是如此。例如，破坏野猴的杏仁核会使它们变得温顺而平和，而对猫的杏仁核进行电刺激会使它产生攻击或害怕的反应。这些发现对心理学家保罗·麦克里安在1949年形成情感的脑边缘系统理论产生了影响。他提出的情感传导路径在20世纪90年代之前一直为大多数研究者所接受。
麦克里安吸收了卡侬、巴德和帕佩兹等人的理论和发现，他强调了下丘脑在情感的物理表现中的作用如同大脑皮质在情感情绪中的重要作用。他的目标是揭示大脑的这些区域是如何相互沟通的。我们知道，新大脑皮质（大脑皮质中新近演化的大部分区域）并不与下丘脑连接，但却与被称为嗅脑的更古老的中皮质部分相连接。麦克里安相信，大脑的这部分与嗅觉有关，而且是情感的所在。因为对这一区域的电刺激导致了自主神经系统的反应，麦克里安用“内脏脑”来称呼这一区域，他认为这里是未演化出新大脑皮质的动物大脑中心中最高的等级。内脏脑是所有的本能以及诸如繁殖、摄食、战斗和逃跑等基本情感行为的“命令的桥梁”。尽管我们的大脑有一个发展良好的新大脑皮质，但我们的内脏脑与进化不完全的动物几近相同。因此，内脏脑看上去似乎是产生所有行为和功能的所在，这些行为和功能由进化调整而来。
麦克里安认为，情感情绪是来自外部世界的感觉刺激以及来自动物体内的内脏感觉的产物；这些信息在海马状突起中整合。海马状突起的细胞排列整齐，如同键盘上的按键，感觉和内脏脉冲由这些“键”进入海马状突起。根据麦克里安的观点，当特定的海马状突起细胞遭受刺激时会产生特定的情感。
1952年，麦克里安创造了“脑边缘系统”一词来指称大脑中与情感反应有关的区域。在帕佩兹的环形理论的基础上，麦克里安在脑边缘系统中概括了杏仁核、隔膜（位于两个半脑之间）、海马状突起，以及与内脏功能有关的任何区域。作为帕佩兹理论中重要因素的扣带皮质则不在麦克里安的模型中。尽管对这个区域是否像视觉和听觉系统那样是一个具有特定功能的系统仍存在争议，但是研究者还是使用“脑边缘系统”来指称大脑中的这一部分。最近的研究发现，诸如海马状突起之类的脑边缘区域在记忆中比在情感中扮演的角色更重要，这表明海马状突起事实上并不是情感大脑中的主要部分。
杏仁核
1996年，神经生理学家约瑟夫·勒都提出，杏仁核是情感大脑中最重要的结构。杏仁核是许多神经元网络的聚合体。它位于前脑中，麦克里安认为它是脑边缘的一部分。勒都将他的分析聚焦于一种特定的情感——害怕，他视其为一种基本的情感模型。损害研究支持了如下的假说：杏仁核是害怕反应最重要的大脑区域，因为当杏仁核的中央核遭到损害之后，害怕反应会消失。害怕反应的组成因素，包括身体反应的僵化、血压的上升，压力荷尔蒙的释放等都受到来自杏仁核不同信号的控制。
勒都研究情感的方法是对麦克里安脑边缘系统理论的扩展。感觉一种情感是一种意识的体验，并且涉及到大脑皮质，对一种情感的反应依赖于“内脏脑”。勒都发现的情感路径解释了无意识信息处理是如何引发情感和影响行为的。勒都描述了情感大脑中两种不同的杏仁核激发情感反应的路径。在这种模型中，情感刺激的信息通过一种被神经生理学家称为“低级路径”的短而快速的路径，从感觉丘脑到达杏仁核。当你在森林中遇到一头熊时，通过这条路径传递的信息，会致使你自动地停止运动，并且致使你的行为僵化。甚至在你有意识地认知在你面前所发生的事情之前，你的动作已经僵化了。因此，在你对刺激和境遇进行长时间的分析之前，这条短而快速的路径会产生适应性的情感行为。这是有可能的，因为杏仁核由所有必要的信息来激发和调整一种情感反应，并应对一种特定的境遇。
刺激的意识分析需要一种更长的路径，称为“高级路径”，它通过感觉皮质传递。高级路径更长，它具有如下的优点：在大脑皮质认知致使你僵化的刺激之后，杏仁核才被激发。大脑皮质在认知了刺激之后，才对境遇进行意识的分析，致使你僵化的可能仅仅是像熊的矮树丛。如果是这样，大脑皮质指示你继续行走。如果不是，大脑皮质强化你的害怕反应。长路径的主要优点是使你能够控制自己的情感反应，这很重要，尤其是在人们所生活的复杂的环境中。不过，控制情感反应只有在生存得到保证时才是必要的。保证生存是短路径的任务，当短路径行为不能被长路径行为缓和时，可能会出现情感问题。
勒都基本同意以前的研究者关于情感情绪是意识体验的观点。意识依赖我们“工作记忆”的能力。杏仁核直接与前额皮质连接，并且它与扣带皮质和眼眶皮质相沟通，后两者都涉及工作记忆。对工作记忆中情感情绪的体验主要由3种信息的整合产生：实际刺激的信息，由杏仁核产生的情感反应和对刺激类型的明确记忆。这个过程得到海马状突起的支持。
理性和情感
1994年，神经学家、心理学家安东尼奥·达玛西欧在《笛卡尔的谬误》一书中提出了自己的核心论题：情感和感觉是我们拥有快速适应环境并迅速作出决定的能力的基本要素。通过他与妻子汉娜的研究，达玛西欧得出了情感是合理性所必不可少的因素的观点。
作出决定需要你解决两个可选项之间的冲突。想象你坐在一家饭店里，你必须要从菜单中决定你所要点的。根据达玛西欧的观点，我们应存在两种作出决定的方式。第1种是考虑和评估每一个选择项的所有优点和缺点。这意味着你必须考虑所有支持和反对吃意大利面的理由，所有支持和反对点牛排的理由，以及整个菜单中其他的东西等等。显然，即使菜单的内容有限，这种作出决定的方式也是非常耗时的。达玛西欧描述了运用这种“高度理性”的方式作出决定的病人。跟这种类型的人一起去饭店是很有压力的，大多数人不会选择这种方式。
另一种做出决定的方式是使用“身体标记”的方法。当你坐在一家饭店时，你读出批萨，记起它的口味，在你想象这种批萨的时候感觉你的嘴巴湿润，因此你选择它。这种作出选择的方式是快速而简单的。运用“身体标记”并不是突然地决定。这种作出决定的过程是基于“内在感觉”的。
达玛西欧观察了那些不能运用身体标记的人。他发现，这些人都遭受大脑的损害——前额皮质和其他大脑区域之间的联系损坏了。在大多数病例中，这种损害都是由于脑瘤外科手术造成的。在实验测试中，这些人并没有显示出智力或信息处理功能遭到损害的迹象。相反，根据标准化的测试，一些人还非常聪明。但是，他们却不能做出职业决定或维持人际关系，因为他们在做出简单的决定上存在着严重的困难。
达玛西欧将身体标记定义为“次要情感”的特殊情况。次要情感是习得的情感。一旦动物开始形成事物之间、其他个体之间和环境之间的系统联系，这种情感就产生了。另一方面是主要情感，即先天的情感。如果你在过去有一种关于批萨的不愉快经验，当你在菜单上看到批萨时，你会经验一种不愉快的内在感觉。根据达玛西欧的观点，感觉离开了身体就不能存在。情感情绪因你身体上的变化而出现，当关于它们的信息达到大脑皮质时，你就体验到了这些变化。与记忆和分析有关的大脑部分（前额皮质）必须与产生情感情绪的大脑其他部分（内脏大脑，尤其是杏仁核）相沟通。如果大脑的这两部分间的沟通中断了，那么当你做决定时，你就会失去感觉好坏的生理能力。
根据达玛西欧的研究，前额皮质是某种决策中心，它自己能够做出高度理性的决定，但如需要运用身体标记，它则需要与内脏大脑沟通。这是有可能的，因为它接收来自所有感觉皮质区域和体觉皮质的信息。前额皮质也从诸如神经传递素核、杏仁核和下丘脑接收调整的信息。
身体标记不仅帮助你从菜单中做出决定，也在生活的很多方面引导你的行为。例如，如果你遇到的某人告诉你在一片森林里有熊出没，你能够感觉到你的胃短暂的痉挛，那是因为你知道熊是和害怕联系在一起的。身体标记能够防止你继续走向那个地区。如果因为某些原因你不能体验到痉挛，你可能继续前进，而在你计算可能性时，你可能已经成为熊的午餐了。
脑半球
对完整大脑的脑半球进行EEG测量，结果显示左大脑皮质主要负责处理语言任务与分析信息的任务。当人们执行空间任务（听音乐）以及执行那些要求处理整体的和直觉的信息的任务时，右大脑皮质更加活跃。一些研究者相信，这意味着左脑是“理性的”，而右脑是“感性的”。
“右脑假设”假定右脑支配情感表达和感知。有关这个假设的证据是相互矛盾的。一些研究发现，右脑在对情感刺激的感知上具有优势，这表明右脑的确支配着情感的感知。但在情感的表达和体验方面是怎样的呢？支持对由中风引起的瘫痪患者的研究显示，这些患者的左脑遭到损害，而右脑则没有受到影响，与右脑受损的患者相比，他们对环境表现出的情感反应看上去比右脑受损的患者更强烈，这表明右脑在表达情感反应中的确更为重要。
“效价假设”假定右脑支配消极情感，左脑支配积极情感。20世纪90年代，理查德·戴维森和他的同事发现了这个假设的证据：消极情感（如沮丧和焦虑）的表达和体验，表示右前额皮质和更深处大脑结构（如杏仁核）高度活跃，而积极情感则伴随着左前额皮质的相对活跃。
意识
意识一词通常用于日常语言中，但依据使用的语境，它拥有许多不同的含义。一般认为，当我们醒着的时候我们是有意识的；当我们的头部被击打时，我们有时会丧失意识；当我们试图改变一个习惯或学习一项新的技艺时，我们可能会说我们正在进行有意识的努力；在一段时间内，我们可能会无意识地或不由自主地做一些事情等等。我们经常参加一些加强意识的活动，这些活动的目的是增强我们对药物、艾滋病、犯罪等的意识。面对这些不同的含义，我们很少会惊讶于对于这个词语的理解存在混淆。
但是，关于意识的谜比关于如何准确定义这个词语存在的不确定更深入。一旦心理学研究中的一个被忽略的领域——意识——变成最热的学术话题，心理学家、哲学家、认知科学家和其他人就会开始合作，希望得到关于“什么是意识”的最好的答案。与之不同的一个问题是大脑如何使意识运作。新技术的发展使得科学家能够观察活动中的大脑，并帮助他们确认涉及意识经验的区域。
在我们开始试图回答这些问题前，让我们先研究一些例子。当我们进行一次需要局部麻醉的手术时，麻醉药使我们丧失了对疼痛的意识体验。如果我们闭上双眼，我们不再具有睁眼时所具有的相同的视觉体验。但当我们做梦时，我们同样是有意识的——并不是对外部世界有意识，而是对我们梦中世界中的体验有意识。
将这些事物放在一起，意识的基本特征看上去是我们内在的、主观的体验。这一要素使得意识成为一个棘手的研究主题。科学的前提是客观性——科学家将他们的理论置于直接观察和实验测量之上。不过，科学家发现客观地研究意识十分困难。首先，它并不是一个物质的客体，例如，它不能用标尺来测量。如果通过他人的眼睛来研究意识，结果是基于个人的、主观的判断。正因如此，对意识的研究长期是哲学学者的兴趣所在。的确，经验的主观和客观记述之间的差异因为美国哲学家托马斯·纳戈尔（1937年～ ）发表了《作为一只蝙蝠是怎么样的？》的著名论文而得到了强调。纳戈尔认为，无论我们怎么了解作为生物种类的蝙蝠（栖息时它们偏爱倒挂，它们日夜活动的模式以及它们利用回声定位来感知它们周围事物的卓越能力），我们仍不可能准确知道作为一只蝙蝠是怎么样的。例如，闭眼时我们能够想象倒挂将会怎样，但这是来自人的视角，而非蝙蝠的生活。同样，当我们通过感觉来获得环境的直接经验时，尽管事实上它们通过处理声波和电磁波来工作，但蝙蝠可能同样觉得它们是直接感知环境的。因为我们的感觉是很不同的，所以不论我们认识科学知识的客观程度如何，我们仍不可能知道作为一个主体的经验会是如何的。纳戈尔认为，这意味着我们需要从主观方面对意识经验进行科学的定义。
我们可以进一步将把意识分为客观和主观两个方面。澳大利亚哲学家大卫·查尔莫（1966年～ ）提出了意识的主观经验如何与科学相关的“困难问题”。查尔莫描述了大脑过程如何产生意识经验的“简单问题”。当然事实上这个问题一点也不简单，但查尔莫的观点是，在开始时这个问题根本不成问题，不像“困难问题”那样。
另一个澳大利亚哲学家弗兰克·杰克逊利用一种思想实验来对那些用科学术语来形容意识的人提出挑战。他让我们想象一个未来的神经科学家玛丽，她是一个色彩视觉领域的世界级专家。她知道所有关于视网膜和视锥细胞的知识，了解与视觉有关的大脑不同区域，以及它们如何处理来自眼睛的神经脉冲，并将它们与意识感知相结合。但由于她古怪的生活方式，自出生时她就生活在一个完全由白色和黑色装饰的房间（附有一个实验室），并且没有任何带有彩色图片的书籍，她没有看到过色彩。一天玛丽走到屋外，看见一朵红玫瑰。杰克逊认为，这个经验给了她一种新的知识类型——关于色彩是什么的知识。这是玛丽不可能从科学研究中获得的知识。因此，杰克逊的实验暗示，即使我们知道所有关于大脑如何工作的知识，都不意味着我们知道关于意识的所有事。
二元论和唯物主义
关于意识的世界如何与物理的世界相关的问题，在几个世纪里一直困扰着哲学家们。他们中最有名和最有影响的是法国数学家笛卡尔，他认为心智和身体（连同物理世界的其余部分）是分离的，因为它们事实上是不同的物质。他放弃所有关于世界的假定知识，并思考所有确定的东西，以此形成了他的观点。在极端怀疑主义的最后，笛卡尔认为有一个观点是不能怀疑的——他自己的存在。甚至在怀疑一切时，笛卡尔仍意识到自己的思想。
二元论的理论认为，意识和心智存在于与大脑、身体和其他物质分离的领域。包括大卫·查尔莫在内的一些当代哲学家被主观经验表面看来分离的性质所说服，从而采取一种含糊的二元论立场。查尔莫坚持“性质二元论”。简言之，性质二元论允许物质世界具有两个不同的方面——即一般意义上的精神的方面和物理的方面。不同于笛卡尔所提出的二元论，查尔莫不认为心智和意识像一种完全不同的物质一样存在：它们不过是物质的比较独特的一个方面。查尔莫运用科学史上的一个类比来支持他的观点：19世纪，科学家最初试图用物理学的流行术语（如重力和电荷）来解释磁学的规律，希望进一步的研究能建立起所有这些概念之间的联系。但是后来，他们接受了磁学是完全独立的观点，因此现在磁学被视为宇宙中一种基本的力。
尽管有查尔莫、杰克逊和其他一些人的观点，但是大多数研究意识的人都不是二元论者。他们认为，不存在独立的意识领域，并且它必定是大脑的一个方面，或者是大脑的一个功能，再或者就是大脑本身。这个立场称为唯物主义。唯物主义者从科学史中获取不同的经验来支持他们的观点，因为很多科学现象最初出现时都是独立的，但后来都能用已经存在的理论来解释。一个例子就是温度。最初，温度被视为一种不同的性质。现在人们按照组成物质的分子的性质来解释它。温度仍然存在——正像意识和主观经验是完全真实的——但科学家能够按照分子的理论来解释温度。那么，是否有一天科学家能够用大脑中神经元的理论来解释意识呢？
唯物主义一个最有力的论据是，世界没有给除物理原因以外的其他原因留有空间。科学家现在了解了很多关于大脑运作的知识（尽管仍有很多还留待发现），似乎所有事都能根据物理的原因来解释。描绘一个由特殊的刺激而引起你的手突然移开的动作因果链是有可能的，但意识在这类动作中不扮演角色，因为直到动作开始后，对刺激的意识才出现。这似乎表明，我们可以合理地假设引发我们动作的机械过程可以被同样地描述。如果这种假设成立的话，也就是说与神经科学其他领域的观点一致时，我们就很难理解怎么会存在着一个独立的精神实体，因为它似乎对大脑以及大脑过程的结果没有影响。更准确的，如果这是事实，我们则无需意识——它可能已“消失”，却没有出现不同。如果没有意识所有事也能被解释，为什么我们还要解释像意识这样一个困难的概念？即便意识的概念被保存，我们也不容易明白在意识对我们大脑不产生影响的情况下，我们如何才能知道意识是否存在。
如果我们接受唯物主义者关于不存在“心智物质”而仅有大脑的观点，那么仍然存在一个来自主观经验的特殊性质的问题。从外部看，大脑是一个类似于其他物体的物理物体。如果大脑从一个状态（特定的神经细胞被激活，而其他则没有）改变到另一个状态，那必须用支配化学和同样的物理法则来解释，大脑因此受物理学科的逻辑的约束。但从内部看，我们自身的经验与此略有不同。我们自己的经验似乎有着自己的逻辑，这个逻辑与任何物理法则完全无关。例如，想象你正在为朋友筹划一顿饭：你要思考，你要烹饪，为多少人准备，你想要买什么等等。所有这些思考遵循了一个逻辑过程，但这个思考的逻辑顺序是否真的是作用于我们大脑细胞的物理法则的结果，或者我们是否真的拥有一个有着控制我们思考顺序的、逻辑的、有意识的心智呢？
面对这个问题，一个与唯物主义学派相同的理论是，意识经验是大脑活动的“自然发生的特性”。更确切地说，由于意识经验的复杂性质，它不能被孤立地观察或在显微镜下观看，它是作为整体的功能性大脑的一个特性而出现的。英国哲学家吉尔伯特·赖尔（1900～1976）是最早提出类似观点的人之一。赖尔攻击二元论为“机器里鬼魂的教条”，他认为心智（包括意识经验）与很多其他性质（这些性质是物质或过程的方面，但它们并不是独立的存在）没有不同。赖尔把一个体育团队作为例子，他设想了一个外来者，他观看比赛，并徒劳地设法将“团队精神”视为独立于队员的某种东西。对赖尔而言，心智之于大脑就像团队精神之于有着很多队员的比赛：某种东西是从他们的相互作用中出现的，而不是某种可分离的东西。通过这种方式，赖尔承认了意识经验的现实性，而这也意味着他在某种程度上否认了任何其他独立的领域。
当代哲学家扩展了赖尔的观点，他们认为大脑像一台电脑，而意识是在其中运行的软件。电脑软件遵循编程语言的逻辑——类似于我们精神领域的逻辑。软件运行的各个阶段取决于硬件和电子电路的运行方式——类似于大脑的神经元。这种观点被称为功能主义或信息处理方式，它在当代思想者中很流行。虽然功能主义是说明心智和大脑之间关系的一种有说服力的解释，但仍然存在一些问题（比如说明意识经验的特殊性质）需要解决。
大脑中的意识
当我们意识到某事时，我们的大脑中发生了什么？答案仍然是不确定的，但一些神经学的解释比较引人注目。这些解释中最突出的可能是由英国DNA先驱、生物学家弗兰西斯·克里克（1916年～ ）和美国神经心理学家克里斯多弗·克奇（1956年～ ）提出的视觉意识的理论。根据他们的理论，人们会对环境中的某些东西变得有意识，记录该事物的不同方面的神经细胞开始以每分钟35～75次的频率同时电冲。也就是说，在我们意识到柠檬是一个事物之前，我们的大脑可能已经记录了某个黄色的、柠檬形状的事物的存在，因此记录每个特征的独立的神经簇开始发射电冲了。这些相同事物的独立特征遵循如下的事实：它们的电冲频率都是一样的，并且，神经簇彼此间会及时发射电冲。对于一个不同的事物，不同的神经簇会以相同的频率发射电冲。在这个理论中，意识来自大脑中不同部分的神经细胞同时发射电冲，克里克称之为意识的“神经相关性”。
这个解释是理论性的，更重要的是，建立了意识经验的最重要的大脑区域的观点。当然，大脑的许多区域以某种方式参与意识经验。例如，我们在视觉上意识到某物，仅仅是一个复杂的处理路径的末端。从眼睛开始，在我们形成一个意识的感知之前，视觉信息经过视觉皮质中的几个无意识的部分传送。沿着这条路径是“联结区域”，视觉信息在那儿与其他来源的信息（包括记忆）结合，形成认知。在大脑额叶中，信息还要与先前存在的知识整合，因此最终的感知对每个人是有少许不同的。
就视觉而言，大脑皮质的特定区域（尤其是额叶）似乎在形成意识经验中具有重要的作用。人类的额叶涉及所谓“更高级”的意识过程，如基于语言的思考等。额叶的最前部分（称为前额叶）涉及计划和推理。这个区域在自我意识和现实测试中起一定的作用，在痴迷宗教的人中发现的“高峰经验”类型的特定方面，就与颞叶内改变的神经活动相联系。
与意识有关的最有影响的研究之一是20世纪50年代由美国心理学家、生物学家罗杰·斯佩里进行的。当时，斯佩里将癫痫症患者的连接两个半脑（胼胝体）的一束主要神经纤维切断，来研究这对认知能力的影响。在特定的实验室条件下，这些“大脑分离的”主体在某种意义上不是有一个意识而是两个——每个半脑有一个。后来的一些研究者扩展了这个观点，认为事实上大脑包括许多“微观意识”，它们通常被整合成一个单一的意识，在我们经验的中心感觉到一个自我。
意识和机器
如果我们的大脑如同功能主义者和认知科学家所认为的，是信息处理系统，那么可能其他的信息处理系统也能有意识。换言之，如果意识依赖一种特定类型的信息处理，那也可以认为电脑和其他机器也能有意识，即使现在没有，也可能在将来实现。这个问题在心理学家、电脑科学家和哲学家中有着很多的争论。一些理论家认为，当电脑变得更复杂时，它们将不可避免地拥有人类心智的某种方面——智力、思想，甚至可能是意识本身。其他一些人，如美国哲学家约翰·塞尔（1950年～ ）认为，电脑不可能具有意识，最多仅能模拟大脑的活动。同样，电脑对天气模式的模拟也不会导致真实的天气，因为模拟意识与真实的意识是非常不同的。
相反，英国数学家、电脑科学家艾伦·图灵（1912～1954）认为，机器在20世纪末可能会自我思考（大多数人认为这不可能发生，事实上也并非如此）。图灵证明，所有的电脑在执行操作方面本质上都是一样的，它们都能被描述为理论上最简单的计算装置，即所谓的图灵机。图灵认为，大脑的运行也可以按照这样的机器来描述，因此它的运行应该能够被电脑复制。
无意识的心智
想让人们对周围的每件事都保持绝对的意识是十分困难的。如果你对每个单一的动作（例如走楼梯）都努力地保持意识，那么很快你的心智就会因为信息过多而超负荷。如果心智能够过滤环境提供的大量信息（如熟悉的景象和声音），它就会更好地工作。实验心理学家运用术语“焦点关注”来描绘我们所意识到的和所关注的，而用“边缘关注”来指代处理意识以外信息的能力。心智能够对很多发生的事情进行边缘关注，而对环境中不熟悉的问题、决定和事情进行焦点关注。
当无意识心智被奥地利精神分析奠基人弗洛伊德和他的追随者引入到心理学时，现代心理学家发现，无意识心智影响我们思想的新途径不仅涉及我们的情感，而且还影响我们的判断和推理，而过去人们一直认为意识在其中占支配地位。20世纪60年代，认知心理学家的实验显示，言辞信息在某种程度上是在意识之外被处理的。对“暗示的”知识（我们不能陈述的，但它仍影响我们的行为）的研究表明，在复杂的任务中，无意识有时比意识更能做出更好的判断。
自我意识
相对于大脑的无意识活动，人们普遍同意（尤其在西方）自我意识是意识的最高形式。自我意识是我们对自己身心状态及对自己同客观世界的关系的认识。这项能力在人类发展中主要与语言能力联系，但它并不单独地依赖语言。研究显示，婴儿在会说话前就拥有某种程度的自我意识。例如，不满1岁的婴儿就能意识到自己在镜中的镜像与其他的镜像不同。人们还在黑猩猩身上进行相同的实验。当一只前额涂上标记的黑猩猩被放在一面镜子前，它最初会对镜像表现出敌意，并将镜像视为一个真实的入侵者。不久，黑猩猩平静下来，并最终认识自己的前额，并试图判断标记是什么。一些黑猩猩会学习使用镜子来引导自己的动作甚至会用镜子来检查它们自己的脸和牙齿。这种行为表明，它们能够意识到镜像是自己的一个映像。有一些哺乳动物（如猫和狗）不能识别它们在镜中的映像，甚至根本不将映像视为一个动物。能识别自己映像的动物显示出了某种程度的自我意识。
意识的变化状态
你是否有过这样的经验：当你在读一本书时，你没有听见某人对你说话，因为你专注于你所阅读的词句中。尽管你是清醒的，但有时你发现自己的意识游离，仅以细微不同的方式感知事物。这是意识变化状态的一个例子——你可以视之为你正常自我的一个改变。
每个人都有意识变化状态的经验。的确，我们耗费大约1/3的生命于一种变化状态——睡觉。催眠、冥想以及很多药物也能改变我们的意识。通过观察它们影响我们心智的方式，心理学家能够了解涉及意识的机理。
催眠
催眠是变化意识最有魅力也是最富争议的状态之一。尽管它可能已经被土著北美和亚洲文化实践了数百年，但大多数历史学家将西方的催眠术的起源日期定为1784年。那一年，路易十六（1754～1793）下令对德意志医生弗朗兹·梅斯梅尔（1734～1815）的学说进行研究。
梅斯梅尔认为，宇宙受到各种磁力的控制。梅斯梅尔发展了“动物磁性”的理论，它描述了人类相互之间的吸引力。他还认为，疾病是由于我们的磁场不平衡而造成的。梅斯梅尔认为他本人拥有丰富的磁性，可以转移一些给他的病人，他可以储藏他们的“磁性流”，调整他们的磁平衡度，并治愈他们的疾病。梅斯梅尔在一个昏暗的房间为病人治病。他让病人手拿铁棒坐在一个装满铁屑、水和玻璃粉的桶内。随着柔缓的音乐，梅斯梅尔在屋内漫步，并不时用自己的铁棒敲打病人的铁棒。有时，病人会进入恍惚的状态。
梅斯梅尔声称用他的技术治愈了一些小的疾病，但是路易十六的专家们并不认为这是动物磁性的缘故。他们认为病人是被激发的幻想所治愈的。因为在现代医疗中，病人的身体状况的改善仅仅是因为病人认为治疗会产生积极的结果，我们称之为安慰剂效果。由于法国专家委员会的这个发现，很多梅斯梅尔的拥趸对他的理论渐渐丧失了兴趣，不过仍有一些医生采用他的技术来减少手术过程中的痛苦。例如，1842年，一个英国医生切除了一个进入催眠状态的病人的腿，并没有造成任何明显的不适。“催眠”一词是英国医生詹姆斯·布莱德（1795～1860）发明的。这个词来自希腊单词hypnos，意思是“睡觉”。在1845～1851年间，另一个英国医生詹姆斯·依斯岱（1805～1859）在催眠术的帮助下完成了很多手术。他的病人反映在手术过程中没有感到不适，很多人甚至不能回忆起疼痛。
引发催眠状态
虽然存在很多的催眠方式，但专业的催眠师使用的最普通的方法是放松练习。催眠师首先可能要求病人将注意力集中于房间内的某一点，然后催眠师要求病人注意他们自己的呼吸声，并要求病人想象自己体内的所有的肌肉组一个接一个地放松，或者要求病人从1数到10。当病人经历了更深的放松状态，催眠师建议病人感觉不断增强的松弛和昏睡。此时，病人变得更专注于催眠师的暗示而不再关注周围所发生的。结果，病人完全接受催眠师的暗示，被催眠程度的深浅依赖于主体的易感性。
一旦催眠过程完成（需要10～15分钟）催眠师可能给病人一系列的暗示来评估他们的催眠状态。在这段时间内，催眠师会运用事先安排好的信号（如肩膀上的一敲）来引发一个行为或将病人从一个特定的暗示中释放出来。
催眠的一个令人感兴趣的方面是，当病人回到正常的意识状态时，会有一些明显的变化。催眠师会像病人建议，当他回到正常的意识状态时或者察觉到事先约定好的信号时，要做出反应。例如，当病人感觉到催眠师触摸他的耳朵时就要站起来，这称为催眠后暗示。在催眠状态下，人们可能会对自己不寻常的行为感到惊讶，或者与催眠无关的合理解释可能会出现在他们身上，例如，他起身是因为他想离开。在后催眠状态中，人们会对暗示作出反应，当他们回到意识状态时，大多数人不能记起催眠过程中的任何部分。
谁易受催眠的影响
研究显示，约15%的人非常容易受催眠暗示的影响，约10%的人对此有很强的抵抗力。研究者不认为易感性与任何特定的人格类型有关，但他们认为这与几组人格特征有关。它们包括下面几个特定的特征：
（1）吸收：一个人吸收想象和感觉活动的倾向。
（2）预期：期望被催眠的人通常易受影响；如果他们不期望催眠对他们产生作用，那它就不会产生作用。
（3）幻想倾向：一个人想象的倾向和有生动的幻想的能力。
催眠的状态理论
有两种关于催眠的相互竞争的理论：状态或特殊过程理论和非状态理论。
状态理论认为，催眠是意识的一个变化的状态。最著名的状态理论家是美国心理学家欧内斯特·希尔加德（1904～2001）。他的新分离理论发表于他的著作《分离的意识》（1977年），希尔加德提出，催眠将意识分成活动的不同通道。其他状态理论家提出，这个分离使主体将注意力集中于催眠师，同时在潜意识里或未集中注意力的意识里感知其他事件。
根据希尔加德的理论，大脑包括通常容易相互间影响的亚系统。催眠暗示减少放松程度，一个亚系统（意识）能影响其他两个（记忆和痛感）。因此，受催眠的人会被说服忍受现实的痛苦，但是他们完全清醒时，却不会如此认为。一些例子可以支持希尔加德的理论。在这些例子中，病人在没有使用麻醉药的情况下进行手术，因为接受了催眠，所以他们没有遭受痛苦或只遭受很少的痛苦。
希尔加德理论的核心是隐蔽观察者的观点。我们意识中的一部分在催眠过程中一直保持清醒。隐蔽观察者能提供一个回到意识的出口，并能评论参与者催眠过程中的情绪。希尔加德在一次演讲中提供了标准催眠的示范来揭示这个效果。在催眠过程中，希尔加德暗示主体会在他数到3时变聋。当他数到3后，希尔加德在那个人的耳边撞击两块木块。那个人对声音毫无反应。希尔加德试图测试他的催眠性耳聋，他用柔和的声音让他抬起手指。手指按时抬起，但那个人对此却很惊讶，他解释说他不能听见任何指示。对希尔加德而言，这意味着人的意识的特定部分——隐蔽观察者，在催眠的影响下是独立的，正是意识的这一要素遵从催眠的暗示让催眠主体抬起手指。
冰水测试
为了进一步探究隐蔽观察者的影响，希尔加德运用了一个测试：他要求受催眠者将手臂放入寒冷的冰水之中，并尽可能持续更长的时间。如果你将自己的手臂放入一桶冰水中，最初你会感到寒冷。不过半分钟之后，感觉会变成疼痛。希尔加德发现，当高度敏感性的受催眠者被告知不会有任何疼痛时，他们的手臂可以在水中保持40秒。当希尔加德要求隐蔽观察者写下他们所体验的疼痛，这个疼痛则强于主体对疼痛的物理反应。希尔加德认为，催眠在体验疼痛的意识与对暗示的反应之间制造了一个遗忘的屏障。不过，隐蔽观察者对疼痛的真实情况留有意识。无论隐蔽观察者存在与否，这个发现都暗示了自我意识在某种程度上与人类体验的其他方面相分离。
催眠的非状态理论
与状态理论不同，非状态理论是根据简单的心理学原理来解释催眠的。它不将催眠视为意识的一个变化的状态，而是用社会心理学来解释问题。非状态理论家认为，处于催眠状态中的人仅执行由催眠师所定义的情境中的任务。也就是说，并不是催眠状态产生了观察到的结果，而是催眠师所选的社会情境。这个情境使人呈现出所谓的顺从特征——准备对施加于他们的命令作出反应。
非状态理论家认为，催眠效果与当人们被一本好的小说或一部好的电影吸引时所体验的效果相似——我们中止对我们所见的现实的自然怀疑，进入到幻想的王国。一些研究显示，那些对催眠敏感的人有着生动的、有趣的想象。另外，催眠效果还与角色期待有关，相信催眠的人更容易被催眠。
非状态理论家也指出缺乏证明催眠的大脑和非催眠的大脑之间存在不同的物理证据。的确，大脑活动的物理测量没有显示受催眠者和非催眠者之间的不同。一些研究者发现，在催眠状态中，脑电活动会有细微的变化，但是它们在控制实验中很难复制，对催眠的这些反应与处于深层放松和沉思状态的人的反应之间有多大的不同仍不是很清楚。
有足够的证据证明，受催眠的人与处于清醒状态的人的举止是不同的。因此，人们关注的焦点是，催眠是否是意识的一个变化的状态。
冥想
研究意识变化状态的心理学家也关注冥想及其对心智和身体的影响。冥想的目的是通过完全地关注思想过程来清除心智。最初，冥想出现在日本、中国和印度等地，它也是被称为瑜珈的印度教哲学体系的中心。瑜珈的目的是通过物理的和精神的联系，在完全清醒的状态中将自我与“神”相结合（瑜珈在梵文中的意思就是结合）。在20世纪60年代，冥想，尤其是借助超然冥想音乐进行的冥想在西方变得很流行。在依靠超然冥想音乐的冥想中，冥想主要是通过背诵咒语（一个词或不断重复的东西）来实现。
同催眠一样，冥想是放松的一种方式。一些心理学家认为，可能没有比冥想更神奇和神秘的了。最近由美国医生安德鲁·纽贝格进行的一项研究表明，当人们冥想时，大脑活动有明显的改变。纽贝格扫描了人冥想中的大脑，发现在冥想过程中，表达身体“边界”的部分大脑不活跃，这与冥想者感觉到与世界“成一体”是一致的。冥想似乎也影响精神处理过程。例如，冥想者比没有冥想的人更能出色地完成典型的右半脑的任务（如记忆音乐），但他们在完成与左半脑相关的任务（如解决问题）时却表现得比较差。
研究者特别感兴趣的是瑜珈大师。他们中的一些人能通过冥想来控制身体过程（这些过程通常是不自觉的，例如心跳），很多人还能够忍受痛苦的经历而没有任何不适的反应。1970年，一位叫做拉玛纳德的瑜珈大师利用瑜珈术在一个封闭的金属盒中呆了超过5个小时的时间。科学家认为，他在这个过程中仅使用了普通人所需氧气的一半来维持生命。由此可见，通过冥想，人可以极大地减缓身体的新陈代谢。
生物反馈
生物反馈可以像冥想一样被用于控制身体的功能（我们通常并没有意识到这些功能，或者这些功能是处于自主神经系统的控制之下）。对于构建意识控制无意识的过程，这是一项非常有用的技术。它的原理是通过电子设备来揭示诸如心跳、血压或脑活动等人们能够学习控制的心理过程。例如，可以通过电脑显示器上的速度下降来观察是否减缓心跳，因为试图放松的效果可以通过图像显示。在实践中，即使在没有生物反馈设备的情况下，一个人也可以学习复制相同的放松状态。高血压、偏头痛、恐慌发作和胃酸的过度分泌都可以通过生物反馈得以治疗。
由药物引发的变化状态
有很多药物可以改变我们的意识。阿司匹林就是其中之一，因为它改变我们对疼痛的感知。几个世纪以来，人们服用药物主要是因为它们所引发的精神状态的改变——为了放松或刺激、引发或阻止睡眠、强化感知或引起幻觉。不同的药物根据它们对心智的效果来分类，所谓的精神类药物有4个主要的种类。它们是镇静剂、兴奋剂、鸦片制剂和致幻剂。
镇静剂通过减缓精神过程和行为来起作用。酒精是使用最广的镇静剂。另外，巴比妥类药物的处方药和安定等安定药都是镇静剂。它们能够帮助人们改善睡眠或减少焦虑。大多数镇静剂通过跟踪大脑中称为GABA感受器的区域来起作用。
酒精能松弛自主神经系统，它对行为的刺激性效果，可能是由于它压制了大脑中通常涉及行为意识的那些部分。大量的酒精会减缓整个大脑的活动。
兴奋剂是增强警觉和物理活动的药物。使用最广泛和合法的兴奋剂是咖啡因（存在于咖啡、可乐和茶叶中）和尼古丁（存在于烟草中）。这两种物质对大脑和脊髓有温和的效果。和酒精一样，尼古丁具有产生刺激的效果。一些研究表明，尼古丁对女性是弛缓药，而对男性则是兴奋剂。非法的兴奋剂，如安非他明、可卡因和摇头丸等，对大脑和脊髓有更强的刺激效果。
安非他明最早出现在20世纪20年代，它是一种增强警觉和增加自信的人工药物。在第二次世界大战中，安非他明被用于减缓士兵的疲劳、增强对战斗的准备等。接着，它被制成片剂，用于抑制食欲。后来，安非他明的效果使它被用于娱乐场合，不再作为医疗用药。服用安非他明后，人们会活力猛增。他们可能会感到自己能够接受任何的挑战或完成任何的任务。不过，一旦药效消失，服用者就会从药物引发的“兴奋状态”中“跌落”，并感到精神沮丧，进而促使他们服用更多药物。用不多久，服药者就会用药成瘾。此外，安非他明还会激发攻击性，尽管这可能更多是由于成瘾所导致的人格变化而引起的，而非药物本身引起。安非他明对健康也有不良的影响，它会引起心悸、血压升高和焦虑。
可卡因是一种有着长期滥用历史的高度成瘾性的药物。这种药是从原产于南美的安第斯山脉的古柯树中提炼的。秘鲁的美洲土著在几个世纪前发现了这种植物的叶子，当他们在田地工作时，为了增加体力以及减缓饥饿和疲劳，他们习惯于咀嚼这些叶子。可卡因的精神效果类似于安非他明。这两种药都能刺激大脑的额叶，并增加去甲肾上腺素（去甲肾上腺素能增加心跳速度和血压）和多巴胺的水平（多巴胺能在大脑的细胞之间传递神经信号）。可卡因和安非他明能够通过对激发行为的脑边缘系统的深层影响，制造一种预期的快乐感觉。
摇头丸也能制造欣快的感觉，并能使这种感觉持续10个小时。它通过摧毁制造5-羟色胺（大脑中的一种化学成分，能控制攻击性、情绪、睡眠、性行为和对疼痛的敏感性）的大脑细胞来起作用。在一些案例中，摇头丸导致极度脱水和极高热（身体的温度超过41℃），而由此引发的痉挛可能是致命的。抑郁和恐慌发作也有可能是因为长期服用摇头丸造成的。
鸦片及其衍生物（鸦片剂）形成了另一类被使用了上百年的药物。鸦片剂会刺激涉及快乐情感的大脑系统。它们还会抑制涉及焦虑和自我监督的系统。鸦片和鸦片剂（如吗啡和海洛因）在医疗中用于减缓病痛。同可卡因一样，数百年来，鸦片剂也被用于娱乐，这是因为它能改变情绪，减缓焦虑，制造欣快的情绪。所有鸦片剂都是高度成瘾性的，戒除时会伴有强烈的身体不适。
致幻剂会对意识有深层的影响。致幻剂也称为迷幻药。迷幻药扭曲大脑解释通过感觉接收到的信息的方式，致使人们的看、听、闻、尝和感觉趋于不真实。尽管对迷幻药有一种极度令人恐惧的反应，但这些致幻剂在某种意义上却是令人快乐的。
大麻是一种温和的致幻剂。吸食大麻的干叶或压缩的树脂，通常会产生一种欣快的反应。时空的体验被扭曲了、记忆的功能也被干扰了。短时间内，使用者会丧失关于他们所做和所说的思想。从长远来看，他们的学习能力会遭到损害。
睡眠和做梦
睡眠是意识非常有趣的一个方面。尽管它是意识的一个变化的状态，通常不需要外在的媒介（如催眠或药物）介入，但睡眠并不是一个单独的状态。它包括大脑活动和意识变化层次的不同的阶段。
睡眠的一个不同寻常的方面是，在大部分睡眠时间里，大脑和我们醒着时一样活跃。人们在梦中能有很强的精神体验，因此大部分睡眠代表了意识的改变，而不是如很多人所认为的意识的丧失。
睡眠中大脑活动的模式可以通过脑电图来研究。脑电图会记录被试者睡眠时输入其脑中的电极。在一个典型的夜间睡眠中，脑电图记录显示了不同的模式，它反映了睡眠的不同阶段。
睡眠的阶段
睡眠的两个主要的类型是快速眼动期和非快速眼动期。非快速眼动期睡眠有4个阶段。这些阶段之间的是快速眼动期睡眠。在快速眼动期，闭合的眼睑下快速的眼动清晰可见。快速眼动睡眠占整个睡眠的20%。
非快速眼动期的第1个阶段是昏睡期，即当你感到自己正要入睡时，还可能模糊地意识到你周围所发生的。当你从第1阶段到第2阶段，你可能会突然跳起或不由自主地抽搐，并且惊醒，这称为“入睡前惊醒”。在这个处于清醒和睡眠之间状态的阶段，很多人会看到生动的精神图像。这称为入睡前影像，它与清醒时的想象和做梦是不同的。
睡眠从第2阶段经过更深层的第3阶段，然后到了第4阶段。第4阶段的脑电图显示更深和更长的脑电波，与第3阶段的小而快的电波形成对比。在这个阶段，呼吸和心跳变得平稳。把人从这个阶段叫醒是相当困难的，不过，即使在最深层次的睡眠中，心智仍能对紧急的声音（如火警或哭喊的孩子）进行处理和做出反应。
快速眼动期睡眠的大脑模式与非快速眼动期睡眠第1阶段的脑电图是相似的。不过，快速眼动期睡眠与睡眠的所有其他阶段是不同的。快速眼动期是高度活跃的状态：心跳加速、呼吸加快、身体消耗更多的氧气。所有这些迹象显示身体正在消耗更多的能量，肾功能、反射以及荷尔蒙释放模式也有变化。在这个睡眠阶段，大脑和身体有着大量的活动，但没有动作。这是因为在快速眼动期睡眠，脑干阻止通往肌肉的信息，这被称为睡眠性麻痹。
80%在快速眼动期被唤醒的人声称他们正在做梦，而从非快速眼动期被唤醒的人的做梦率只有15%。快速眼动期睡眠有时被称为“异相睡眠”，因为它将整个身体的放松与被唤醒的状态和快速的眼动结合起来。通常情况下，在大约15分钟的快速眼动睡眠之后，大多数人回到一个更轻的睡眠（第1和第2阶段），然后进入更深的第3和第4阶段。在一个典型的8小时夜间睡眠中，人们会经历包括所有不同阶段的4～5个周期。
我们为什么要睡觉
我们为什么睡觉的理由并没有定论，但有两种主要的理论：恢复理论和进化理论。
睡眠的恢复理论最先由爱丁堡大学精神病学教授伊恩·奥斯瓦德在1966年提出。奥斯瓦德认为，快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠都有恢复的功能。快速眼动睡眠恢复大脑过程，而非快速眼动睡眠补充身体过程。这可以用来解释为什么婴儿（他们发展中的大脑需要更多的时间来制造细胞和成长）需要那么长时间的睡眠。在他们生命第1年的最初阶段，婴儿每天要睡18个小时。在满1岁时，他们通常发展出两个睡眠阶段，一个在白天，而另一个在晚上。大约5岁时，他们一天睡1次，时间通常是12个小时。大多数成年人一天仅睡8个小时，其中仅有1/4的时间是快速眼动睡眠，而婴儿的快速眼动睡眠占整个睡眠时间的一半。
心理学界对奥斯瓦德的恢复理论有一些批评之词，其中之一认为，尽管大部分细胞修复是在晚上，但它24小时都会发生。另一种理论认为，快速眼动睡眠远不是平静的，它是高度活跃的内在状态，要消耗大量的能量。
1974年，英国心理学家雷·梅第斯提出了进化理论，解释为什么不同的物种会在不同的时间睡眠。梅第斯认为，食肉动物（如狮子）容易获取食物、水和掩蔽处，它可以花费大量的时间睡觉。而那些有受到食肉动物袭击危险或为生存而努力的物种则睡得比较少。进化理论认为，动物在自然环境中越安全，它们可能就睡得越久。梅第斯还认为，正因为新生婴儿长时间的睡眠，母亲才不会疲惫。由此看来，睡眠还有一种保护功能。冬眠理论是进化理论的一个变种。它提出，睡眠的机理与冬眠的机理相连接，睡眠的机理可以保存能量，并保护动物免于危险。
梅第斯的睡眠进化理论遭到很多心理学家的批评，因为它没能解释为什么睡眠在大多数物种中如此普遍。动物在它们清醒的生活中进化出不同的物理特征和行为，所以尚不清楚为什么几乎所有的脊椎动物表现出相同的睡眠模式。
睡眠障碍
许多人存在着睡眠问题。失眠症是指入睡很难。这是最普遍的睡眠问题。失眠症患者发现很难入睡，或者当他们在夜晚醒来时就不能再入睡了。医生认为，有1/3的成人遭受失眠，一些人的情况比其他人更严重。失眠症通常是特定问题的结果，尤其是创伤性的生活事件，如搬家、考试、换工作或人际关系困难等。在这类案例中，随着时间的过去，睡眠模式在正确的帮助下会回到正常的状态中。不过，慢性失眠症会持续很多年。失眠症可能是作为对特定问题的反应而出现的，但它可能会变成无法入睡的一种稳定的模式。
嗜眠症是一种罕见的、使人虚弱的睡眠障碍，它会导致过度的白天睡眠和猝倒（突然的肌肉收缩性丧失，导致病人摔倒）。一些嗜眠症患者在瞌睡或清醒时也会出现幻觉。与正常的睡眠相比，嗜眠症独特的症状是，在积极地参与任何活动时，嗜眠症患者都会入睡。研究者发现，嗜眠症患者的睡眠模式与睡眠正常者的完全不同。嗜眠症患者的快速眼动睡眠出现在入睡后的几分钟之内，而不是通常的90分钟。这种快速发作的一个结果是患者可能会产生幻觉。
睡眠窒息患者在他们睡觉时会暂时地停止呼吸。在睡眠过程中，空气通道变窄（通常是变得太松弛而出现闭合）阻碍呼吸。幸运的是，睡眠并不能阻碍呼吸的强烈需求。当阻碍出现时，由于氧气供应减少，大脑的呼吸中心开始警觉，患者会很快清醒并重新开始呼吸。调查显示，仅有2%的人遭受睡眠窒息。
做梦
尽管心理学家建立了睡眠实验室来理解睡眠的机理和理论，但是还是很难对梦进行研究。我们已经注意到，尽管在非快速眼动睡眠中也会做一些较少引起幻觉的梦，但与做梦相联系的主要是快速眼动睡眠。当人们在快速眼动睡眠中被唤醒时，他们几乎总是能回忆起梦境生动的方面。一些心理学家认为，当做梦的人环顾梦境的视觉领域时，快速眼动睡眠过程中的眼动可能与梦的内容更加相关。
历史上的做梦者
在古代埃及第12王朝时期（约公元前1991～前1786），人们开始记录出现在他们梦中的象征，并试图解释它们的意义。困惑的人们有时会让祭司分析他们的梦。古代希伯来人通过做梦者清醒时的生活（家庭、朋友、职业和人格）来解释梦境。在《旧约》中，梦也常被提到。例如，埃及法老告诉雅各的儿子约瑟一个梦：7头来自尼罗河的肥母牛后面跟着7头瘦母牛。雅各将梦解释为一个警告：7年的丰收之后是7年的饥荒，因此必须储存食物以备荒年所用。
我们为什么做梦？
根据一些心理学家的观点，快速眼动睡眠和做梦有助于组织我们的思想。关于这个假说的著名版本是由弗朗西斯·克里克和格雷姆·米基森（剑桥大学的分子生物学家）提出的。克里克和米基森在《自然》（1983年）上发表的一篇论文中认为，梦是消除多余信息的一种方式。他们认为，做梦是为了除去每天的非主要经验所遗留的所有记忆痕迹。人类经历负载梦的快速眼动期是为了消除“认知的残迹”。消除多余信息可以有效地减少大脑机理中的储存负荷，使获取有用信息更有效。针鼹和海豚没有快速眼动睡眠的事实支持了这个理论。这两种动物有着相对于整个大脑来说异常大的大脑皮质。不考虑有效性的话，接纳所有的记忆和经验需要特别大的大脑皮质。由于这些动物不经历快速眼动睡眠，它们不能消除多余的信息。
与这个理论相反，现在有证据表明做梦（特别是在非快速眼动睡眠中的梦）对消除最近的记忆很重要。梦可能与在下丘脑中编码的新近的事件如何传递到皮质中长期储存相关。
噩梦和夜惊
人们通常是在后半夜经历噩梦，这时的梦也最为强烈。儿童最容易做噩梦，尤其是在他们经历一个压力的时期（如当某人去世或父母离异时）。噩梦在成年人中并不常见，但对某些压力的环境作出反应时可能会做噩梦。如果你有一个创伤性经验（暴力攻击、飞机失事或火灾）时，忍受噩梦就尤其困难，因为它们能使你重新经历事件。这类噩梦是创伤后应激障碍的症状。创伤后应激障碍是一种影响了很多从越南战争（1964～1975）中回来的美国士兵的疾病。这类疾病的治疗程序是运用大量的技术来减少噩梦的强度和频率。药物治疗（治疗焦虑和抑郁）和放松技术也能够帮助患者。
弗洛伊德和梦
弗洛伊德是最早研究梦的西方心理学家，他的经典著作是《梦的解析》（1900年）。弗洛伊德认为梦是“通向潜意识的捷径”，并为可能不被意识接受的思想和欲望提供了一条迂回之路。弗洛伊德将梦视为解决精神紧张及满足潜意识欲望的一种方式。弗洛伊德在梦的显义和隐义之间做了区分。他认为梦的显义（由做梦者叙述的梦）是梦的隐义（梦真实的含义）经过审查和象征的版本。弗洛伊德指出，我们最深层的欲望和希望在梦中被掩盖了，因为如果它们成为意识的一部分，会威胁到我们的心理健康。
与弗洛伊德的观点相反，很多现代心理学家认为，应将梦理解为处理出现在学校或工作中，以及人际关系中的日常生活问题的一种方式。他们不认为梦有象征的意义，而是直接代表了日常生活中的现实关注。尽管这看上去将梦过分简单化了，但是研究显示，在生活中经历困难的人比感觉满意的人停留在快速眼动睡眠的时间更长。同样地，在睡前负有复杂任务或处于复杂境地的人比一般人在快速眼动睡眠的时间更长，这说明做梦并不肩负着处理问题和焦虑的任务。
荣格关于梦的理论
瑞士心理学家卡尔·荣格（1875～1961）在他事业的第1阶段与弗洛伊德一起工作。1913年，荣格离开了弗洛伊德，形成了“分析心理学”的理论。荣格不将梦视为愿望满足的表现，他将梦视为获得自知的一个重要方式。荣格认为，人们应该听从自己的梦，并由此引导自己的生活。他认为梦的功能是帮助人们通过发现人格中不和谐的因素来重获“心理平衡”。荣格认为，梦同时指向过去和将来。他不同意弗洛伊德认为梦有着固定象征意义的观点，他倾向于研究同一个人在长时间内做的一系列梦。
生物节律
除了睡眠周期之外，大脑的潜意识控制了其他身体功能，从而形成了日常生活物理的和生物的节律。例如，体温的变化和荷尔蒙的释放是周期性的，并且由大脑中复杂的网络控制。
我们并没有意识到这些身体的节律，但很多节律显然是与外在世界（如季节的循环和日夜的交替）相联系的。意识的心智记录这些环境的变化，并影响身体的变化。心理学家已经注意到，对于相同的事件，不同的物种都会做出反应。例如，许多动物会在每年相同的时间繁殖后代。当松鼠被饲养在12小时明暗交替的实验室中，它们仍能在每年相同的时间冬眠。冬眠是内在节律的一个例子。甚至当外在刺激（如减少白昼的时间和寒冷的天气）不再明显时，内在节律仍被保留。
生物节律有3个主要的类型：昼夜节律、超昼夜节律和次昼夜节律。昼夜节律是每24小时发生一次。词语昼夜来自拉丁文circa（意为“在附近”）和dies（意为“白天”）。人类的睡眠-清醒周期是昼夜节律的一个很好的例子。
超昼夜节律是多于24小时发生一次。例子包括女性的经期（每28天发生一次）和动物（如熊和松鼠）的冬眠。
次昼夜节律是每24小时发生多于一次。例子包括睡眠的不同阶段的转换、体温的变化、肾脏的分泌以及心率等等。
昼夜节律
除了正常的睡眠-清醒周期之外，人们在一天的清醒过程中经历不同的层次。心理学家发现，在任何任务中，完成的质量受到人们完成的时间的影响。大学生在下午较早的时间比任何其他的时间都能更好地从一个演讲中摘录出主题。人们在早晨能更好地完成短期记忆的任务，而在晚上能更好地完成长期记忆的任务。非正式的调查问卷表明，一些人是“早晨型”，另一些则是“夜晚型”。它们的不同是因为昼夜系统中的“相位提前”——早晨型在很多测量中（包括体温）比夜晚型早2～3个小时达到顶峰。
人体的生物钟
Zeitgebers（德语“给时者”）是用来形容参与控制生物节律的外部刺激的术语。很多研究探究了内在节律制造者（如荷尔蒙）和给时者之间的关系。人们在有特殊设计的实验室中，排除外部世界所有的正常时间提示，从日夜的24小时周期到钟表、收音机和电视分别进行研究。研究的结果表明，很多生物节律在没有给时者的时候仍被保留，它们受到几个不同的内在“生物钟”的调解。
心理学家认为，这些生物钟或内在的起搏点有一个基因的基础。甚至在子宫内，胎儿有着规律的活动和静止的周期，而不受外部世界的影响。但为了与外部世界完全协调，内在的生物钟需要与外在的给时者相协调。
在人类和其他哺乳动物中，这个过程更复杂。主要的生物钟位于大脑中被称为下丘脑视交叉上核的很小的一个区域。在这个区域中，神经细胞有内在的节律放电模式。这些神经细胞能通过相互连接的路径来控制降黑素（一种作用于脑干引发睡眠的荷尔蒙）的产生。另一个路径将眼睛的视网膜与下丘脑视交叉相连接。因此阳光的外在给时者在下丘脑视交叉中调整活动，然后下丘脑视交叉从松果体释放降黑素进入血液中。这确保了阳光的变化程度与降黑素产生之间的连接得以维持。尽管这些生物钟有自己固有的特性，但它们还是依赖外部明暗的日常节律。一些研究者还试图排除给时者的角色来观察整体的系统的变化。
时差反应、换班工作和季节性情绪紊乱症
时差反应和换班工作会破坏我们内在的生物钟，扰乱我们正常的生物节律。例如，如果你下午4点从洛杉矶或旧金山出发，向东飞到英国，这需要大约10个小时，你将在加利福尼亚时间凌晨2点抵达。但是，两个地区的时差意味着这时在英国是早上10点。此时，你内在的生物钟会释放降黑素，你极度渴望睡眠。在这种情况下，迅速克服时差反应的最佳方式是，当你抵达时不要睡觉。你最好遵循给时者的节律，坚持不睡觉直至合适的时间。这可能意味着你将处于清醒状态超过24个小时，但对于适应新的规律这是值得的。
降黑素有时被称为黑暗荷尔蒙，因为它主要是在晚上产生。1955年，科学家找到了一种降黑素的合成形式。在美国，它作为克服失眠或时差反应的商品被销售。它也被用于帮助盲人通过时间的改变来重组生物钟。
换班工作者（如护士、医生和收银员）通常有失调问题。雇主经常将轮班分为每8小时一段——午夜到早上8点，早上8点到下午4点，下午4点到午夜。如果你改变时段，显然会打乱你的内在生物钟。很多雇员被要求这个星期工作一个时段，下个星期换另一个时段，在第3周再换一个时段。而对时差反应的研究表明，身体需要大约一周来重新调整节律，因此一些换班工作者的生物钟可能处于一种持久的破坏状态。打乱的睡眠周期会导致易怒、注意力缺失以及压力增大。
气候也会影响行为和情绪。季节性情绪紊乱症现在被视为是一种在秋天和冬天影响人的精神疾病。在冬天，天气寒冷，日照很少，季节性情绪紊乱症患者会变得情绪低落。当夏天来临，日照时间变长，抑郁就会消散。一些心理学家认为，季节性情绪紊乱症是一种内在的特征，它反映了一种进化的适应性，可以减少冬天的活动水平。很多季节性情绪紊乱症患者可以通过每天在明亮的光线下照射一个小时来进行治疗，这是因为光线可能会影响下丘脑视交叉、松果体和降黑素释放的活动。