情感问题是脑科学家或其他人探索的最重要的问题。我们受我们情感的左右和控制。当我们试图将快乐扩大，而将恐惧减少时，情感会调试我们的生活，有时候，它们似乎占据了我们整个机体和我们全部的感觉--我们听说的“摒弃我们的头脑”。在色情犯罪的时候，这种极度的冲动能够抹去任何的责任心和公正。在这时候，我们的大脑发生了什么变化？在这一节里，我们将试着揭示大脑中情感真实的一面。
一、共同进化：大脑的“硬件设备”
100多年前，英国自然科学家达尔文发现我们表达情感的方式非常有趣。在达尔文环游世界的旅途中，他发现不同文化背景的人，尽管他们的语言和习俗很不相同，但他们用相同的脸部表情表达情感。达尔文的解释是脸部表情和语言的学习方式是不同的，它们犹如大脑的“硬件设备”，是我们共同进化的一部分。
直到最近，生理学家如旧金山加州大学的保罗·艾克曼才开始科学地审视这个不寻常的观点。他惊讶于达尔文突破性的工作，达尔文发表的《动物和人类的情绪表达》一文被忽视了一个世纪。保罗说，事实上，它就像还没有写出来那样。
他补充了一些背景资料。“我相信达尔文是10个孩子的父亲，他照料他们，并给每个孩子各自一本笔记本。他看到这些孩子情绪的突然爆发，他在孩子很小的时候就观察到了，并且认为它们出现得太早，因此不是学习的产物。在他早年的侦探生涯中，他几乎访问了所有无法和他进行语言交流的外乡异地，但他感觉在理解当地人的表达方面毫无困难。”
保罗根据6种基本情感将脸部表情进行分类：恐惧、惊讶、愤怒、高兴、厌恶和悲伤。他解释他是如何追随达尔文观点的：“我确实做了三类研究。第一部分，我将脸部表情给不同文化背景的人看：日本人，南美和美国人。我给他们一组单词，要求他们对每张脸都选择一个相匹配的单词。”
如果达尔文是错误的，那么日本人眼中愤怒的脸在美国人看来可能是恐惧的脸。但这种情况从来没有发生过。事实上，保罗和他的助手研究了超过21个不同文化的人群，大多数人给每张脸一个相同的名字。看来达尔文是正确的，但仍有问题。现代文明通过电影和电视使全世界人可以彼此学习脸部表情。保罗要明确这种情况是对共同进化特性的继承，而不是出于对卓别林或威恩的熟悉，因此，20世纪60年代后期他开始着手寻找世界上最孤立的部落。他在新几内亚找到一个部落，这个部落是如此的远离外部世界，以至于还生活在石器时代。他们没有电视，没有电影，没有照片，没有杂志，没有书籍；事实上，他们是“文字出现以前”的一代--他们没有阅读或写作的工具。保罗对这一石器时代部落进行了两项研究。首先他给他们看图片，并要他们指出符合某个故事的图片，比如故事中某人被告知他的孩子死了，或者另一个故事中某人准备打仗了。在每种情况下，部落成员选择的脸和我们选的一样。接下来，他问他们诸如“当你要见到你喜爱的人的时候，你会是怎样的脸部表情？”或者“如果有人做了你不喜欢的事情，你会是什么表情？”他所看到的喜悦、厌恶和生气的表情和其他文化背景的人完全一样。
他的下一项任务是到日本和美国加利福尼亚搞研究。这一次他直接研究脸部表情，而不是让人们去挑图片。当被试者感到孤独的时候，让他们看一些非常不愉快的电影，但这时他用一台隐藏的照相机自动拍下他们的表情。当科学家们事后研究精确的脸部肌肉运动时，他们发现每种表情的运动类型是完全相同的。
二、情绪表达：6种基本情感
保罗确认了在所有社会中相同的脸部表情和相应的6种相同的基本情感--惊讶、恐惧、愤怒、高兴、厌恶和悲伤。这种通用的脸部表情使我们可以向其他人表达我们的情感，并且马上准确地读懂别人的情绪表达。但我们不仅仅是读懂他人的表情，我们还以一种深奥和随意的方式作出回应。保罗在表现6种基本情感的人群中发现机体在“战斗或逃跑”间的差别：心率，血压的差别，手心出汗，等等。按他的说法，这些反应，通过检测手掌出汗的细微变化，甚至在被测者出现明显的脸部表情前就发生了。但在某些少见的情况下，是没有这种自动反应的。
两年前，艾伦遭遇的一次车祸改变了他的一生。他并没有严重受伤，但他脑部遗留的创伤却使他永远地远离了他的朋友和家庭。艾伦的妻子也在事故中受伤，并被担架抬走。尽管后来她恢复了，但艾伦拒绝接受她仍然存活的事实。他患了一种奇怪和少见的病，叫Capgras综合征，患了这种病的人认为他的家庭成员或任何亲近的人都被凶恶的冒名者顶替了。
Capgras综合征的专家认为艾伦的问题在于脸部图像处理的功能障碍。正如我们在林肯·福尔摩斯的例子中看到的那样，车祸使他不能认识脸部表情。但是脸部表情的处理过程也有一个并行系统，这正是艾伦损伤的部分。当测试艾伦的手掌对6种基本脸部表情的出汗反应时，什么都没有发生。显然，艾伦的潜意识反应消失了。
对我们大多数人而言，这种化学反应在我们的同伴或孩子中随时都可能发生。当艾伦看着妻子克里斯汀的时候，他看到的只是一位很像他妻子的妇女，但没有情感的内涵，成像不是真的--艾伦对她没有情感反应。为了协调这种矛盾，他的大脑得出的唯一可能的答案是：这个妇女一定是个冒名顶替者。
三、潜意识：理智的精神分析
过去，科学家们试图从大脑中原始、返祖的部分来解释我们的情感。弗洛伊德认为破坏和创造的基本推进力，浓缩在他的Id概念中，是心理过程的核心。“它”的需求受“自我”的引导并摆在正确的相互联系中，“自我”反过来又被人类“超我”的道德和良心所抑制。在弗洛伊德的模型中，我们的基本欲望是隐蔽的，隐藏在我们的潜意识中，并被社会准则和文明期望所抑制。
当弗洛伊德在20世纪初首次详细阐述他的观点的时候，脑科学在当时还几乎处于婴儿阶段。从此弗洛伊德开始了他神经科学家的历程，但他很快放弃了从大脑中寻找任何支持他理论的依据，因为当时对大脑所知甚少，也没有合适的技术来验证弗洛伊德提出的脑结构理论。由于这个原因，现在许多神经科学家认为弗洛伊德是非科学的。另外，他是第一个理智地试图解释人脑秘密的科学家。弗洛伊德对起源和潜意识的描述仍影响着我们对精神世界的思考；他的精神分析法仍很盛行，正如他的许多术语成了我们的日常用语。
到了20世纪中叶，人们对脑生物学的了解越来越多。现在许多科学家可以更自信地将他们的想法应用到大脑真实的三维结构中。因此，20世纪50～60年代的时候，美国心理学家保罗·麦克里恩提出了“三位一体大脑”理论，这个理论和弗洛伊德模型有明显的相同之处。麦克里恩的主要思想是人脑可以分成三个很容易分辨的区域。第一个是最原始的部分，即脑干。它是大脑的中心部位，与脊髓相连。因为脑袋不大的爬行动物拥有相对较大而显着的脑干，麦克里恩认为人脑是潜在的“爬行动物脑”，作为我们原始的动物样强烈欲望的来源，而不像弗洛伊德解释的“那样”。那么，“自我”的解剖基础是什么呢？
包绕脑干的是边缘叶系统。这是麦克里恩三位一体大脑的第二部分，负责给予动物样冲动一个正确的联系方式。边缘叶系统是大脑中形状和大小都不同的相互连接区域真正的聚集地，不同部位的损害可造成奇怪的情感变化。破坏大鼠边缘叶的一部分可出现无名大怒。另一部分的损害可出现奇怪的Kluver-Bucy综合征，即病人变得“话很多”和“非常好色”：他们不但会将不合适的东西一直放在嘴里，而且，更令人惊恐的是，有不加选择的过度性意向，如针对一些无生命的物体，家具。尽管这种行为是高度紊乱的，但实际情感是正常的--仅仅是联系方式的错误。
三位一体的第三阶段是皮质。麦克里恩将皮质视为逻辑、意识等的所在，并有抑制来自脑干和边缘叶基本欲望的能力。与弗洛伊德的理论一样，麦克里恩的观点现在看来也有点过时了。即使这样，麦克里恩仍应视为先驱者。他做了极少数神经科学家所做过的，而且很少有人敢做的事情--他建立了大脑的整体模型。
情感是脑功能基础的观点引人注目。我们只见过对动物情感的描述：猫喵喵叫着用爪子轻拍靠垫，或一只狗跳跃着摇晃尾巴。与此相似，看似很少有复杂思考能力的婴儿，也有初步的情感，如不舒服和愉快。
我们已经看到将大脑的各个区域视为特殊功能的不连续中心是一种误导，而麦克里恩理论存在的一个问题是它把我们引向那种思考方法。大脑初级部分受某些“较高级”中心的控制，但有时候可能会超越其控制，这个观点为对人类行为的诸多解释带来了灵感。一个例子是20世纪30年代在纳粹德国纽伦堡集中营集体癔症发作，有人将它作为爬行类动物大脑解除束缚和在工作的依据。但今天已经很难生硬地隔离麦克里恩理论。现在我们知道假设的“较高级”的皮质与情感-抑郁关系密切，比如，额前叶皮质异常活跃--而“初级的”边缘叶系统对记忆很重要。
麦克里恩观点的另一个难点是假设通常情况下情感是被抑制的，只有在极度环境下才迸发，这和弗洛伊德的理论有共通之处。我们的脸是很有活力的，大多数时候我们都有脸部表情，因此，我们一定在大多数时间里体验着某种情感，虽然程度不同。当我们的脸变得苍白和没有反应时，那么看来是什么地方出了差错。事实上，临床抑郁症最常提到的表现就是病人的脸部僵硬和不活动。
当然，当我们成年时，不再体验儿时乘过山车的感觉，不再有泪如泉涌的时候，不再有兴奋和恐惧时发出的笑声和尖叫声。但情感仍渗透着我们清醒时的每一刻：我们边走边咯咯地笑，我们欢快地吹口哨或做出愤慨的动作，受挫折时我们轻跺脚。这些细微的动作可能不是我们强烈的情感体现，但它们能说明我们经受的某种感觉。如果某人的情感体验较少，我们会视他们为机器人。
脸部表情的持续存在和文化的普遍性提示我们情感是大脑的基本特性，是构成我们精神的基石；而不是将它们看作只是偶然发生的突发事件。我们必须从不同的角度来看它们是如何从大脑产生的。我们如何将情感的持续起伏，感情和思考的配合与大脑正在发生的情况很好地联系起来呢？
四、高级觉醒：情感反应
20世纪50年代，美国心理学家詹姆斯·奥尔德斯进行的一项大鼠实验震惊了科学界并成为一个经典。奥尔德斯发现如果将电极植入大鼠大脑的特殊区域，它们会按一下棒来刺激该区域，而不是用其他什么东西，甚至不是食物。用电刺激动物大脑有问题的区域，可诱导某种愉快感，因为它们不停地按棒，通过插在那里的电极产生电流：这是一种称为自我刺激的现象。由此可以推测，电刺激产生的体验使大鼠认为值得那么去做，因此可产生啮齿类动物某种形式的“愉快感”。电极植入的部位因而称为“愉快中心”。
奥尔德斯将电极植入下丘脑，这是一个扁平的葡萄状结构，几乎在大脑的底层，脑干的前面。尽管很小，但下丘脑的作用甚至比感觉处理过程更基础。虽然它从感觉系统如光觉、味觉和触觉接收信号，它也是大脑广大区域如边缘叶系统以及机体其他部位如心和肠道信息作用的靶点。下丘脑在某种意义上是双重作用的：当快速突触传递时它与大脑其他的高级区域保持密切的联系；但同时，下丘脑在控制最基本的机体内部功能--激素方面起着重要的作用。
激素是在血循环中比神经递质作用更慢的化学信使，可影响人体所有的靶细胞。同样地，激素在人体管理和帮助调节饥饿、口渴、性、生长和免疫系统等方面非常重要。
因此，愉快和下丘脑有什么关系？下丘脑的另一个重要功能可能是理解情感的关键，即它可以促发觉醒。
觉醒是指我们感到如何的警觉和兴奋。它本身不是一种情感，而是一种经常与强烈情感伴随的状态。比如在有生命危险的情况下，当人体的“战斗或逃跑”系统运作时，我们会体验到突然的觉醒。警觉系统激活的反应是增加心率、减弱消化能力、出汗、气道清理以及其他能使大强度运动优化的反应。所有这些反应--以及其他你没有意识到的--使机体处于红色警戒状态，准备突然的逃避或防卫行动。它们由化学物质去甲肾上腺素和肾上腺素促发，后者可由机体的许多部位释放，可同时作为神经递质和激素起作用。