为了检验躯体标记假设，我的第一个研究方法利用了自主神经系统的反应，我和心理生理学家兼实验神经心理学家丹尼尔·特拉内尔为此设计了一系列实验。自主神经系统由位于边缘系统和脑干的以杏仁核为代表的自主控制中枢，以及从中枢到全身内脏的神经元投射组成。有机体的所有血管，包括皮肤的血管都受到自主神经系统的神经末梢的支配，心脏、肺部、肠子、膀胱和生殖器官概莫能外。甚至连脾脏这种主要与免疫有关的器官也受自主神经系统的支配。
自主神经系统分为两个主要部分：交感神经和副交感神经，它们发端于脑干和脊髓，有时伴随非自主神经一起向下延伸，有时独立延伸。交感神经和副交感神经的活动由不同的神经递质调节，而且它们是相互颉颃的；例如交感神经负责收缩平滑肌，而副交感神经则使平滑肌松弛。将反映内脏状态的信号传回中枢神经系统的自主神经系统也使用同样的路径。
从演化的角度看，那些远没有我们人类复杂的有机体的大脑似乎是通过自主神经系统来对内部经济调节进行干预的。如果生命只追求少量器官功能之间的平衡，如果有机体与周围环境的互动在种类和数量上都有限，那么免疫系统和内分泌系统就能够管理所有需要被管理的事情。此时大脑所需要的是来自不同器官的状态信号以及特定外部环境下有机体进行调整的方法。自主神经系统可以精确提供下面的内容：针对内脏信号传递改变的输入网络，以及将运动信号传至内脏的输出网络。随后，有机体还演化出了更为复杂的运动反应，如最终对手部和声带的控制。这些控制反应需要更为复杂的周围运动系统的分化，使其能更精细地控制肌肉和关节，并向有机体传递触觉、温度、疼痛、关节位置和肌肉收缩程度的信号。
回想一下，虽然在背景和情绪状态的构建中，内脏部分看起来似乎比骨骼部分更关键，但是躯体标记涵盖了躯体状态的所有改变，包括由神经和化学信号两者所引起的内脏和骨骼系统的改变。为了用实验方法探索躯体标记假设，我们必须从上述躯体状态中选择一种进行研究，因此从自主神经系统开始研究也就合情合理了。毕竟，当我们产生特定情绪的躯体标记时，尽管重要的化学回路也会被激活，但自主神经系统才是调节躯体生理参数的关键。
皮肤电传导反应
在所有能够在实验室中被研究的自主神经系统反应中，皮肤电传导反应可能是最实用的。该反应很容易被激发，也很可靠，且心理生理学家已经对各个年龄段以及各个文化中正常成人的这一反应进行了详细研究。其他很多被详细研究过的反应，还包括心跳、皮肤温度等。通过一对分别连接到皮肤和生理多导记录仪的电极，实验者可以在不造成被试任何疼痛和不适的情况下记录皮肤电传导反应。该反应的主要原理如下：当特定感知觉或思维开始影响我们的躯体并开始产生躯体状态，如有关特定情绪的躯体状态时，自主神经系统会悄悄提升皮肤汗腺的分泌。尽管这种程度的汗液释放不足以被肉眼或皮肤觉察到，但已经足以减少电流通过的电阻。为了测量这种反应，实验者需要在两块探测电极间释放一股低压电流。皮肤电传导反应即指这股电流的改变，并被记录为一个波形，在一段时间内先上升后下降。我们可以对这个波形的振幅以微西门子（micro Siemens）为单位进行测量，用来描绘其随时间的变化。我们还可以测量在特定时间窗口内特定刺激引起的皮肤电传导反应频率。
皮肤电传导反应是心理生理学的主要研究手段之一，它在所谓的测谎中也发挥着备受争议但实实在在的作用。在测谎时，会诱导被试故意否认特定的人或事，被试会不自觉地产生皮肤电传导反应，从而表明被试在说谎，这和我们的实验目的截然不同。
在我们的研究中，我们首先希望探索像埃利奥特这样的患者是否仍然会产生皮肤电传导反应。我们想知道他们的大脑到底还能否诱发躯体状态。为了回答这个问题，我们在实验中比较了三类被试：正常人、额叶损伤患者和其他区域脑损伤患者。我们诱发了被试的皮肤电传导反应，并对该信号进行持续记录。其中一个实验条件称为“惊吓”反应，我们用一个意料之外的声音，如故障，或突然的强光来刺激被试。其他比较可靠的皮肤电传导反应的常态化指标是一些生理活动，如深呼吸。
没过多久，我们就证实，所有额叶损伤患者和其他区域脑损伤患者都能像正常人那样在相应的实验条件下产生皮肤电传导反应。换句话说，对于额叶损伤患者来说，产生皮肤电传导反应所需的神经机制并没有受到损害。
我们还想知道，当面对那些需要进行情绪评估的刺激物时，额叶损伤患者是否会产生皮肤电传导反应。为什么需要回答这样的问题呢？因为我们知道，像埃利奥特这样的患者无法产生情绪体验，而之前的研究发现，正常人在面对高度情绪化的图片时，总是会产生强烈的皮肤电传导反应。例如，我们看到恐怖或血腥的场面其照片时，以及观看色情图像时，都会产生这类皮肤电传导反应。你可以把皮肤电传导反应想象成躯体状态中微弱且不易察觉的一个组成部分，但是如果躯体状态非常强烈，你还是可以察觉到躯体的兴奋和唤起。例如，有些人此时就会起鸡皮疙瘩。重要的一点是，皮肤电传导的改变只是躯体状态反应的一部分，出现皮肤电传导反应并不意味着你一定能觉察到躯体状态的改变。显然，如果没有出现出现皮肤电传导反应，你就无法在意识层面觉察到情绪带来的躯体状态改变。
我们设计了实验用来比较额叶损伤患者、其他区域脑损伤患者和正常人，三组人在年龄和教育程度上都进行了匹配。实验中，被试坐在一把舒服的椅子上，身上连接着生理多导仪以记录皮肤电传导反应，他们不用说话也不用做其他事情，只需要看投影出来的一张张图片，其中大部分图片都是平凡无奇的，如平淡的风景或抽象符号，但我们也时不时地在中间随机穿插了一些刺激性的图片。被试看这几百张图片的时候实验一直在进行。我们告知被试要专注，并且让他们在实验之后报告自己看到了什么、有什么感觉，以及某张图片出现在哪个时间段。
实验结果是确凿无疑的(1)。额叶损伤患者看到刺激性图片时无法产生比看到中性图片时更强烈的皮肤电传导反应，他们的反应信号是一条直线；相反，正常人和其他区域脑损伤患者都产生了相应的皮肤电传导反应（见图9-1）。
图9-1 不同被试的皮肤电传导反应
正常被试的皮肤电传导反应（A）和额叶损伤被试的皮肤电传导反应（B）。他们观看的图片中的刺激性图片被标记为T，如S18。正常被试在观看刺激性图片时会产生比观看正常图片时更强烈的皮肤电传导反应，但是额叶损伤的被试对两种图片都没有产生反应。
为了避免草率地得出结论，我们决定用不同被试、不同图片重复实验，同时也用这批被试在不同的时间再次重复实验。实验中，之前的结果没有发生变化。正如上文所述，额叶损伤患者在看到刺激性图片时无法产生任何皮肤电传导反应。虽然这些额叶损伤患者可以在实验后清楚地报告他们看到的图片细节，包括位置和顺序。他们能在语言上描述图片所示的情绪，如悲伤、厌恶或害怕；也能报告这些图片相互之间的关系，或这些图片出现的先后顺序。毫无疑问，这些被试全神贯注地完成了实验，他们能理解图片的内容，也能在不同程度上理解图片所表达的概念。他们知道某张图片描绘了什么，如一个谋杀场景，也知道这张图片的恐怖之处，且人们应该对遇难者表示哀悼、对谋杀的发生表示遗憾。换句话说，特定刺激可以唤起额叶损伤被试的相关知识。但是，和对照组不同的是，他们无法产生任何皮肤电传导反应。统计分析表明，这其中的差异是非常显著的。
就在做第一批访谈时，一个额叶损伤的被试就坦率地承认，自己损失的不仅仅是皮肤电传导反应。他注意到，观看实验图片的时候，尽管他能意识到其中某些图片具有强烈刺激性，但内心毫无波动。我们要考虑他的这番坦诚的重要性。这个患者能理解到图片的意义以及图片暗含的情绪，但却清楚地意识到自己不能“感受”到那些从前可以感受到或本应该感受到的情绪。这个被试还坦率地告诉我们，他的肉体不再能像之前那样对那些刺激产生反应了。这就是说，“知道并不一定能感受到”，即便你意识到在某些情况下自己应该产生情绪，你也无法感受到这种情绪。
额叶损伤患者始终缺乏皮肤电传导反应，此外他们还缺乏相应的情感，这两点使我们相信，躯体标记假设值得我们进一步探索。看起来，这些患者损伤的是对特定事实与特定情绪进行配对反应的倾向性知识，其他知识体系则保持完好。由于缺少了这种自动的联结，患者虽然可以在内部唤起事实性知识，但是无法产生躯体状态，或者至少可以说他们无法意识到这种躯体状态。他们可以利用丰富的事实性知识，但是他们不能体验感受，也就是说，他们不能利用与被唤起的事实性知识相连的躯体行为方式的“知识”。此外，因为这些患者曾经是正常人，所以他们能意识到曾有的情绪感受丧失了。
总的来说，皮肤电传导反应实验提供了一个可测量的生理学指标，反映了我们在这些患者中发现的情绪共鸣的明显减弱，并且反映了这些患者自身感知到的这种感受的减弱。
赌博实验
另外一个检验躯体标记假设的实验方法是我的博士后安托万·贝沙拉（Antoine Bechara）设计的。就和其他研究者一样，他对大多数神经心理学不自然的实验方法都不满意，因此他希望设计一个更加贴近真实决策行为的实验。他设计出一系列精巧的实验任务，而后又被我们实验室的汉娜·达马西奥和史蒂芬·安德森改进，并被世人所知，叫作“赌博实验”(2)。总的来说，相比其他无聊的实验，赌博实验显得丰富多彩。正常人和患者都能乐在其中。我还记得，当时有重要的人来访问我的实验室，正好看见实验过程，他目瞪口呆，悄悄地告诉我：“居然有人在这里赌博！”
在基本实验中，被试，即游戏中的“玩家”坐在四张桌前，桌上分别放了一堆纸牌，并被标记为A组、B组、C组、D组。实验开始前，我们借给被试2 000美元的游戏纸钞，但看上去和真钞一样，并告知他们，该实验中他们的目标是尽可能地少输钱、多赚钱。实验中，被试需要不断地翻纸牌，直到主试停止实验。被试并不知道实验会在什么时候停止。我们告诉被试，他们每翻开任意一张纸牌，都会赚取一笔钱，在赚钱时偶尔也需支付给主试一笔钱。此外，每张纸牌的得失额、纸牌与桌子间的关系、不同纸牌之间的关系和顺序，事先都不会告知被试。只有在纸牌被翻开后才会告诉被试每张纸牌的得失额。除此之外，没有其他更多的说明。在实验进行中的任何时刻，我们也不会告诉被试一共赚的钱或亏的钱，我们也不让被试做笔记。
翻开A组、B组中的每一张纸牌都会获得100美元，翻开C组、D组中的每一张纸牌只能获得50美元。在翻纸牌的过程中，时不时地，翻A组、B组，即100美元组的卡片的时候，被试会亏一大笔钱，有时候甚至高达1250美元。同样地，翻C组、D组，即50美元组的纸牌的时候，被试有时也会亏钱，但总的来说亏的不多，平均来说少于100美元。这个隐藏规则贯穿实验全程。此外，我们也没有告诉被试，实验过程只有100轮。被试在开始时无法预测接下来会发生什么，并且也绝没可能准确记住得失。和现实生活一样，我们生存以及构建对未来适应性所保凭的经验都是一点一滴积累起来的。我们的知识就和该游戏中的玩家的知识一样，被有机体的内在偏好和周遭环境共同塑造，举例来说，相比损失、惩罚和高风险，我们更偏好收益、奖赏和低风险。
正常被试在实验中的表现很有趣。他们一开始会尝试所有四组纸牌，试图发现游戏模式或线索。之后，也许是受到A组、B组高回报的诱惑，他们一开始会偏好A、B这两组纸牌。但是，随着游戏继续进行，在30轮之前，他们就会开始偏好C组和D组的纸牌。尽管有些自称爱冒险的人还会时不时地翻A、B这两组的牌，但还是转向了更加谨慎的选择。总体来说，大部分正常被试会坚持偏向C、D这两组牌，直到游戏结束。
实验中，被试无法精确计算收益和损失。但是，被试可以一点一点地了解到A组、B组的牌比其他两组牌更危险。也许他们通过直觉意识到了，尽管C、D两组的初始报酬很少，但因惩罚额比较小，从长远来看是较为有利的。我猜测，在有意识的直觉之前和之下，存在一个非意识的过程。该过程在每次决策之前对结果作出了预测，并不断告诉有心的被试，采取某个行动可能会带来的收益或损失。简而言之，我认为，这不是一个简单的有意识或无意识过程。看来要让这个高度协调的决策脑正常运作，有意识和无意识过程都要参与进来。
腹内侧前额叶损伤的患者在实验中的表现提供了许多信息。他们在实验中的表现与他们损伤发生后在日常生活中的表现类似，但与损伤发生前不同。实验中，他们的行为模式和正常人截然不同。
在经历了一般的尝试之后，前额叶损伤患者会持续地偏向A、B两组纸牌，并更少地翻C、D两组的纸牌。尽管一开始他们会从A、B两组牌中获得更多的收益，但是因为中间亏损过多，以至于实验进行到一半时他们就破产了，不得不向主试借更多的贷款。埃利奥特在游戏中的表现尤其突出，因为他把自己描述成一个保守的、低风险偏好的人，但那些把自己描述为高风险偏好或赌徒的正常被试和他相比，都表现得很谨慎。此外，实验结束的时候，埃利奥特清楚地知道哪些牌组好，哪些牌组差。几个月后我们用不同的实验材料又重复了一次实验，埃利奥特在实验中的行为依旧和他在现实生活中一样，即持续不断地犯错误。
这是有史以来的第一个实验室实验，用以测量像菲尼亚斯·盖奇这样在生活中麻烦不断的人。在该实验任务中，其他前额叶损伤患者的行为表现和埃利奥特类似。
为什么这个实验能够成功，但另一些实验失败了呢？大概是因为这个实验十分贴近真实生活。这个实验任务是实时进行的，并且类似日常的卡牌游戏。该实验涉及了输赢，并且输赢还明显地与金钱有关。该实验吸引被试在一个风险情境下寻求利益，并为被试提供选项，但是实验本身并没有明确告诉被试怎么选、什么时候选和选什么。实验充满不确定性，并且减少不确定性的唯一方法就是尽力产生直觉从而对概率作出估计，因为精确计算是不可能的。
上述行为背后的神经心理学机制非常有趣，在额叶损伤患者当中更是如此。显然，埃利奥特认真地投入到了实验中，他全神贯注、十分合作并且关注游戏结果。事实上，他希望“赢钱”。但什么原因使他的选择如此糟糕呢？和他的其他行为一样，他并不缺乏知识或缺乏对情境的理解。随着实验的进行，选择的背景逐渐明朗。当他输了1 000美元时，他意识到了，因为他把罚款付给了主试。但是此后他依然会选A、B两组，尽管这两组牌总是让他亏损。我们无法将其归咎为游戏的记忆负荷过大，因为输赢都是很明显的。随着亏损越来越多，埃利奥特和其他额叶损伤患者不得不向主试申请贷款，这也是他们决策失误的一个明显证据。但他们还是持续作出不利决策且时间远远长于其他组的被试，其中包括非额叶区域脑损伤的被试。两组被试在四组牌上的选择频率见图9-2。
图9-2 两组被试在四组牌上的选择频率
整体来说，正常被试偏好C组和D组，而额叶损伤被试偏好A组和B组。两者的差异是显著的。
非额叶区域脑损伤的被试和正常被试玩得一样好，只要他们有正常视觉并能理解规则。甚至有语言障碍的被试也可以正常游戏。一个左侧颞叶损伤并由此导致命名障碍的被试在实验中一直嘟囔着，说不理解发生了什么。然而，她的行为无可指摘。在保存完好的理性的指引下，她果断地作出了自己的选择。
额叶损伤的被试的大脑中发生了什么？现将几种可能的机制陈述如下：
1．和正常被试不一样，额叶损伤的被试对惩罚不再敏感，他们的行为只受奖赏控制。
2．额叶损伤的被试对奖赏过度敏感，以至于只要奖赏出现，他们就忽视了惩罚。
3．额叶损伤的被试仍然对奖赏和惩罚敏感，但是这两者都无法影响自发决策机制，也无法调节对目标的预期，因而他们只青睐能够带来短期回报的选项。
为了厘清这些可能性，安托万·贝沙拉又设计了另外一个实验任务，新实验将之前任务中奖赏和惩罚出现的顺序颠倒了过来。现在，在大部分情况下，每次翻牌都出现惩罚，而奖励则散见其中。和前一个实验一样，其中两组牌带来收益而另外两组牌带来损失。在新游戏中，埃利奥特的表现和正常被试一样好，而且其他额叶区域脑损伤的患者的表现也未见异常。换句话说，前额叶脑损伤患者对惩罚不敏感这一说法可能是不对的。
我们提出的另外一个反对前额叶脑损伤患者对惩罚不敏感假设的证据，来源于对这类患者在第一个任务中的表现的定性分析。结果显示，在受到惩罚后，这些患者会像正常人那样立即避开之前带来惩罚的那组卡片，但和正常人不一样的是，这些患者之后还会继续选这些牌组。这说明这些患者依然对惩罚敏感，尽管惩罚的作用似乎并不长久，这可能是因为惩罚并不能与之后决策的结果预期相联系。
对未来的短视被放大
对于一个外部观察者而言，上述第三个假设似乎会让患者更在乎近期结果而非远期结果。由于缺乏对未来预期做标记和持续调整的能力，这些患者在很大程度上受制于短期结果，看起来对长期结果不敏感。这意味着前额叶脑损伤患者的异常表现是因为对正常短视趋向的异常放大，因而他们追求短期利益而不顾长期利益。适应性良好的社会个体会将该短视趋向控制在合理范围内，尤其是在与个人相关的情境中，但前额叶脑损伤患者则屈服于该趋向。我们将前额叶脑损伤患者所处的窘境描述为“对未来的短视”，这个说法也被用来描述那些因酗酒和药物滥用而影响行为的个体。酗酒的确让个体变得目光短浅，其影响如此之大甚至能使个体完全只关注当下(3)。
现在我们可以做个小结了，前额叶脑损伤会使个体不再使用从教育和社会化中学到的内容。人类最显著的特征之一就是有能力学会以未来前景而非即时结果来指导自己的行为，个体从儿童期就开始了这种学习。但是对于前额叶损伤患者而言，脑损伤不仅破坏了他们之前已经习得的与行为指导有关的知识，还影响了他们继续获取这种知识的能力。这种悲剧唯一让人宽慰的地方在于，这些患者为科学研究打开了一扇窗，在脑损伤的病例中常常如此。通过这些研究，我们可以了解他们所丧失的能力的本质是什么。