辯證唯物主義認為，任何事物都是在曆史過程中獲得自己的本質規定的。因此，隻有對意識現象進行曆史的考察，弄清它的發生和發展過程，才能切實地把握它的本質、結構及其作用。
在哲學史上，唯心主義哲學把意識解釋為某種不僅不依賴於物質，反而派生出物質的神秘的“實體”，舊唯物主義哲學或把意識歸結為某種精微的、特殊的物質，或認為意識隻是對外部現實的直觀反映。馬克思主義哲學批判地總結了哲學史上的意識觀，全麵地概括了自然科學和社會科學的發展成果，科學地解決了意識的起源、本質、結構和作用等問題。馬克思主義哲學在意識起源問題上的基本觀點是：“我們自己所屬的物質的、可以感知的世界，是唯一現實的；而我們的意識和思維，不論它看起來是多麽超感覺的，總是物質的、肉體的器官即人腦的產物。物質不是精神的產物，而精神本身隻是物質的最高產物。”[1]
一、人類意識產生的自然基礎
辯證唯物主義意識觀的出發點是：人類及其意識首先是物質世界自身長期進化的結果。在由自然物質到人類意識的漫長的轉化過程中，經曆了三個具有決定性的發展環節，即由一切物質所具有的反應特性到低級生物的刺激感應特性；由低級生物的刺激感應性到高級動物的感覺和心理；由一般動物的感覺和心理到人類意識的產生。這種由物質的反應特性到人類意識產生為止的依次轉化過程，就是人類意識得以發生的自然基礎和“史前時代”。“不了解這個前史，能夠思維的人腦的存在就仍然是一個奇跡。”[2]
第一，物質的反應特性。
意識不是物質的特性，但所有物質在相互作用中都具有反應特性，這是人類意識產生的物質基礎。列寧依據世界物質統一原理推測：假定一切物質都具有在本質上跟感覺相近的特性，反映的特性，這是合乎邏輯的。為了把感覺的反映同物質具有的“相近的特性”加以區別，我們把後者叫做反應。
“反應特性”是同物質的組織結構和存在方式相聯係的。物質的組織結構和存在方式不同，物質的反應特性也相應地表現為不同的形式。無生命的物質對作用於它的事物的“反映”，是以機械、物理和化學的反應形式表現出來的。宇宙萬物之間存在著普遍的相互聯係和相互作用，而一切物質所具有的反應的特性就表現在事物的這種相互作用中，它是物質相互作用的一個特定的表現和結果。機械力作用於物體所產生的反應是物體的位置和運動速度的變化；物體運動狀態的改變則反映著外力作用的方向和大小。空氣、陽光和水分對石頭的作用所產生的是石頭的風化；石頭的風化反映著它受到了空氣、陽光、水分等的機械的、物理的以及化學的作用。某些晶體受壓變形會產生壓電反應，某些半導體材料受到照射會產生光敏反應，等等。現代自然科學的發展，特別是信息論、控製論的發展，進一步揭示了物質反應特性的普遍性和規律性，證實了列寧上述論斷的正確性。
一切物質客體都具有的反應特性有三個重要特點：
一是沒有引起反應的東西，就不能有反應，而引起反應的東西是不依賴於產生反應的物體而存在的。風化是石頭受到空氣、陽光，水分的作用而產生的反應，但空氣、陽光、水分等是不依賴於石頭而存在的。沒有光照就不會有半導體的光敏反應，而光照是不依賴於半導體材料而存在的。
二是在反應過程中，受到作用的東西隻是反應了產生作用的東西的部分屬性。石頭的風化隻是空氣、陽光和水的部分性質的反應，風化並未對空氣中的氮、光速的大小、水的難壓縮性等作出反應。
三是在引起反應的東西和產生反應的東西之間，有著某些相通的、一致的、近似的內容。空氣、陽光和水引起石頭的風化，在風化了的石頭中就包含著空氣和水的成分、陽光的能量等，人們從某處有風化現象就可以判斷在那裏曾經有水。
反應特性是一切物體都具有的共同本性，生物的感應、感覺和人的意識是這種反應特性發展到更高階段的特殊表現。意識現象的產生和存在，並沒有否定而恰恰是進一步證明了世界的物質統一性。同時也說明，既然物質客體都具有反應的特性，那麽，這就為從無感覺的物質中產生有感覺的物質，進而從有感覺的物質中產生能思維的物質提供了可能。隻要具備了一定的條件，這種可能就變成了必然。因此，物質的反應特性原理對於研究意識的起源和本質，有著重要的科學方法論的意義。
第二，生物的反映形式及其發展。
人類由生物演化而來，生物的反映形式是人類意識產生的生物學前提。
現代自然科學證明，生物有機界是自然物質發展到一定階段上從無機界中產生的，“生命的起源必然是通過化學的途徑實現的”[3]。大約在地球形成後的10餘億年間，在原始大氣圈以及覆蓋著地麵的水圈中和岩石圈的表麵部分，發生了多種多樣的化學變化。由無機分子生成低分子有機化合物，由低分子有機化合物生成生物大分子，由生物大分子組成多分子體係，進而演變為原始的生命體。這是生命產生的化學基礎。生命出現後，就進入了生物進化的時期。從無生命物質到有生命物質的轉變，是地球上物質發展過程的一個質的飛躍。與此同時，物質的反應的特性也發生了一個質的飛躍，出現了生物的特殊的反映形式和反映能力。
無機物對外界作用的反應，是以自身機械的、物理的、化學的形式表現出來的，是事物自身改變其存在的狀態或轉化為他事物的過程。與此不同，生物的反映形式則是以自身與外界交換質量和能量，實現不斷新陳代謝、自我更新的過程為基礎的，這種反映形式是維持生物體自身的生存和發展的必要條件。
生物的特殊反映能力是在生物體適應環境、維持生命的客觀物質需要中產生的。生物有機體與周圍環境處於對立統一之中，具體表現為適應和不適應的矛盾運動。環境對生物體有選擇性的作用，它使適應者生存，不適應者被自然淘汰。生物體又選擇其生活環境，生物為維持生命必須從周圍環境中攝取營養物，使其同化於生物體自身，同時又必須把其中一部分變成排泄物排出體外，消耗生物體自身，這就是異化過程。生物就是靠同化和異化的矛盾運動，不斷地與周圍環境交換質量和能量，實現新陳代謝、自我更新的。複雜環境中的質量和能量，有的是維持生命所必需，有的對生命有害，有的則與生命無關。
因此，生命的產生和進化，首先是生物機體與周圍環境相互適應和選擇的結果，而這種適應性和選擇性構成了產生生物的反映形式和反映能力的直接基礎。生物體對周圍環境的適應和選擇，必然意味著具有感應、接受、分辨來自外界的刺激物和刺激信號的能力。這種反映能力使生物能夠趨向營養物而攝取它，避開有害物，不理會沒有意義的東西。沒有這種反映能力，生物就不能解決它和周圍環境的矛盾，就無法生存。
生物體都必須適應環境才能生存，但是，各種生物體和環境的具體關係卻是多種多樣的，有的單純，有的複雜，即便複雜的程度差不多，側重的方麵也各有不同。生物體反映外界環境的形式和能力隨著生物體和環境關係的變化而變化。生物物種經曆著一個由低級到高級，由簡單到複雜的進化過程。在這個過程中，生物的反映形式和能力相應地發展起來。
生物的反映形式，在植物和原生生物那裏表現為刺激感應性。刺激感應性是最低級生物所具有的反映形式。例如，植物生長需要陽光、水、肥等條件，植物的枝葉就會向陽光充足的方向伸展，而它的根係則會伸向有水多肥的地層。生物有機體隨環境條件變化的刺激而發生相應反應的特性，就叫做刺激感應性。植物和沒有神經係統的低級動物，它們的感應性是以原生質的刺激反應的形式表現出來的。因為，在它們那裏，沒有分化出特殊的“感受—反應”的組織器官，一般以自身整體的或局部的直接反應來應答外界的刺激。
植物和原生生物對外界刺激的反應雖然是生物最原始的反映形式，但它同非生物的機械、物理和化學的反應卻有著質的區別。
首先，非生命物質的反應性是物質體和物質力的直接的相互作用的結果，而刺激感應性是建立在有機體的生命活動的基礎上的，同時，它也是生物最基本的生命要素。如果有機體的新陳代謝的生命活動停止了，刺激感應性就不複存在。
其次，非生命物質的反應性是被動的，而且不是非生命物質自保存和自發展的內在條件。刺激感應性是生物體自我保存、自我更新和自我發展的一個重要環節，因而生物體對外界刺激的感應帶有自我完成的特性。這種刺激感應性作為生命體自我更新的活動過程，已經包含著接受外界刺激→形成調控方式→作出反應這樣三個較為複雜的不同環節。
這表明，生物機體對外界環境具有一定程度的獨立性和能動性。例如，阿米巴（變形蟲，一種單細胞的原生動物）受到食物刺激，就會接近食物（藻類），把它吸入體內。如果食物太大，經過多次嚐試，無法把它吸入體內，阿米巴就會放棄這個食物另尋其他食物。這裏，我們看到了某種有計劃活動的最初萌芽。“哪裏有原生質和有生命的蛋白質生存著並起著反應，即由於外界的一定刺激而發生某種哪怕極簡單的運動，那裏就已經以萌芽的形式存在著這種有計劃的行動。”[4]
原生生物和植物同周圍環境的關係比較單純、穩定，因而它們具有刺激感應性就夠了，無需感覺，也沒有感覺。但對自由運動的多細胞動物和較高級的動物來說，情況就大不一樣了，它們同周圍環境的關係複雜多變，如果僅僅具有刺激感應性，就無法適應環境、維持生存。於是，生物原有的反映形式——刺激感應性同生物適應外界環境的要求發生了矛盾。正是在這種矛盾的推動下，產生了生物的較高級的反映形式——感覺。刺激感應性已經包含了感覺的萌芽，感覺是在刺激感應性的基礎上發展起來的。同低級生物的刺激感應性相比，動物的感覺是一種較為高級的反映形式。動物具有從視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺等方麵反映、分辨、整合外界環境的刺激和信號的感覺能力。這就極大地提高了動物適應和對付複雜多變的環境的活動能力。
生物的感覺能力是由生存環境的改變和生物機體的變異以及它們之間的相互作用而生成的。因此，生物的感覺形式和感覺能力會因其生存環境的不同而彼此相異。例如，蚯蚓沒有聽覺和視覺，但有分辨明暗的能力，還有比較發達的觸覺，可以感知泥土的震動，逃避掘食它的田鼠。翱翔在高空的蒼鷹有敏銳的視力，可以察覺地上奔跑的老鼠。蛇可以感知由其他動物體溫發出的紅外線，能在黑夜中捕食。蝙蝠有感知超聲波的能力，利用超聲波導航，在暮色中飛翔，敏捷地避開障礙物，準確地捕食飛蟲。這些都說明，感覺能力是動物在特定的環境中基於維持生命的客觀需要而形成並得到發展的。
生物的反映能力也離不開機體自身結構的變異和相應的感覺器官的進化。原生單細胞生物沒有感覺器官，因而也沒有感覺和感覺能力，它們對外界刺激的感應是通過細胞膜的外層——質膜來實現的。外層質膜稀薄且透明，與外界直接接觸，因而新陳代謝最活躍，也最易發生變異。正是在這裏經漫長的進化而產生出特化的神經細胞、神經係統和感覺器官。
顯然，具有不同感覺能力的動物，都有相應的各種感覺器官。沒有眼和耳的蚯蚓，也就沒有視覺和聽覺，它是靠皮膚來感知明暗和土地的震動的。靠著鷹眼的特殊構造，才有鷹眼的敏銳。蛇之所以能感知動物的體溫，因為它有特殊的熱定位器。蝙蝠則因為有特殊的超聲波定位器，才能利用超聲波導航。一定的感覺能力總是同一定的物質器官密切聯係在一起的。感官和感覺的產生是同神經係統的出現分不開的。神經係統是感覺產生的主要的物質基礎。從腔腸動物開始分化出神經細胞，經過扁蟲的梯狀神經係統，環節動物的鏈狀神經係統，直到完備的脊椎動物的管狀神經係統，最後逐步發展出了高度集中和複雜化的神經係統。
神經係統的功能是指揮運動和協調整體的活動。感覺器官是神經係統的最直接的感受器，而神經係統則能把各種感覺密切地協調起來。正是由於神經係統和感覺器官的協調統一，動物才形成了特殊的反射弧，並以“感受—反應”的組織機構和功能，產生出不同於刺激感應性的反映形式。
高等動物不僅已經分化出各種不同的感覺器官和神經係統，而且形成了中樞神經係統——脊髓和大腦這一神經係統的指揮、調控中心。與此相適應，生物的反映形式也就由感覺進一步發展為動物的心理。高等動物能夠把各種感覺器官和感覺反應協調地統一起來，並且還形成了與外界刺激物和客觀環境相對應的反映形式，這就是動物心理。動物心理包括感覺、映象、表象、記憶和情感，在一些高級動物那裏，甚至初步有了形象思維、意會認知以及領悟、分析和判斷問題情境的能力。
動物心理是在動物適應環境的活動和大腦進化的基礎上發展起來的。因此，動物適應環境的活動越是複雜多樣，它的心理也就發展得越快；動物的心理越是發展，它對自身行為所起的控製和調節作用也就越大，因而動物也就越能積極主動地適應複雜的環境。隨著動物活動能力的提高和機體的進化，動物的大腦越來越發達，大腦的作用也越來越重要。切除了青蛙的大腦兩半球，看不出它的正常行為有什麽改變。切除了鴿子的大腦兩半球，它雖然還能飛行和保持平衡，但已不能對刺激作出應有的反映，甚至給它喂食也不吃了。至於切除了大腦兩半球的狗，就成了完全的廢物。由此可見，動物越是高級，越是“聰明”，它的反映活動對大腦的依賴性也就越大。
從人類意識產生的前史可以看到：反映能力或反映特性是物質世界和生物進化長期發展的產物，這裏並沒有任何神秘性。生物的反映特性和能力有一個曆史的發展過程。生物的反映從刺激感應到感覺再到動物心理的發展，為人類意識的產生準備了自然史和生物學的前提條件。但是，這些並不是意識，那種認為物質都有不同程度意識的“物活論”觀點，也是錯誤的。
二、人類意識產生的社會基礎
人類意識是自然界長期發展的產物，是直接從動物心理發展而來的，但它不是單純生物自然進化的結果，而是社會的產物。意識是隨人和人類社會一起而產生並發展的。正如馬克思所說：“意識一開始就是社會的產物，而且隻要人們存在著，它就仍然是這種產物。”[5]
人是通過進化由類人猿轉化而來的，但是，人的肉體結構和各種活動能力並不是大自然自動饋贈的，而是在類人祖先的行為模式基礎上伴隨著勞動的產生而產生的。正是在勞動形成的過程中，人的肉體組織和精神意識都相應曆史地形成了。在生物自然進化的基礎上，作為人類祖先的類人猿的直立行走、手腳分工、發達的神經活動、高級的心理活動、初始的工具活動和生存的群居形式，為產生人的勞動活動提供了生物學的前提條件。
人的勞動這種社會活動是從高級動物的本能活動演變而來的。較高級的猿類已經能夠利用天然的棍棒和石塊獵取食物、襲擊猛獸，在這種活動中孕育著勞動的萌芽，但這還不是真正的勞動，它仍屬於適應環境的本能活動。和一般動物不同，人類為了自己的生存，已不再單純地適應環境，而是開始改變環境，使之適應自己的生存需要。勞動是改變環境的基本手段和基本活動，人就是在這種改造客觀環境的勞動中形成的。與此同時，在動物心理活動的基礎上，也逐步形成了與意識活動相應的肉體組織和生理機製，猿腦逐漸地變成了人腦。於是，人類特有的高級心理反映形式和心理活動能力——意識，終於曆史地形成了。
人的勞動從一開始就具有社會性。高等動物的群體性是人類社會性的自然史前提。黑猩猩是和人類在親緣關係上最接近的靈長類動物，因而它們的群體性社會組織也最接近早期人科動物的社會組織。正如恩格斯所說的：“我們的猿類祖先是一種群居的動物，人，一切動物中最愛群居的動物，顯然不能從某種非群居的最近的祖先那裏去尋求根源。”[6]
但是，動物的群體不過是生物的血緣關係和生存的覓食關係的結合體，是受生物的本能行為盲目支配的，還不是真正的社會。人和猿有本質的不同，真正的人的社會是“由於隨著完全形成的人的出現”[7]而產生的。從事社會活動的人不僅能自覺地意識到在生產勞動中形成的社會關係及其作用，而且還能自覺地改變或創造一定的社會關係的存在方式。社會關係主要通過社會成員之間的物質和精神的交往活動表現出來。人的社會交往活動同動物的本能群體行為有著質的區別。“意識到必須和周圍的個人來往，也就是開始意識到人總是生活在社會中的。這個開始，同這一階段的社會生活本身一樣，帶有動物的性質；這是純粹的畜群意識，這裏，人和綿羊不同的地方隻是在於：他的意識代替了他的本能，或者說他的本能是被意識到了的本能。”[8]
人是名副其實的“社會動物”。離開社會組織和社會交往的孤立的人及其勞動，是根本不存在的。人類任何形態的勞動，既體現了人和自然之間的關係，又體現了人和人之間的社會關係。“他們隻有以一定的方式共同活動和互相交換其活動，才能進行生產。為了進行生產，人們相互之間便發生一定的聯係和關係；隻有在這些社會聯係和社會關係的範圍內，才會有他們對自然界的影響，才會有生產。”[9]勞動是由動物向人轉變、由動物心理發展為人的意識的決定力量，而勞動一開始就是集體的、社會的活動，因此，離開了集體和社會，決不會有人的意識。就是現代文明人的後代，如果一生下就與社會隔絕，也會變成一個沒有意識的“人形動物”。
意識的產生同語言有著十分密切的聯係，而語言也產生於人類的勞動過程之中。思想、觀念、意識的生產最初是直接與人們的物質活動，與人們的物質交往，與現實生活的語言交往在一起的。[10]在勞動中形成的人與自然、社會的關係，不僅通過物質活動表現出來，而且也必然會通過意識活動表現出來；社會成員之間不僅要發生物質活動交換，而且還要進行意識活動交換。手勢、呼叫、表情等就成了最初的人類交換意識活動的手段。勞動使人們相互幫助、共同協作的機會和場合增多了，從而促進人們更緊密地結合起來。在這個過程中，由於彼此交往的迫切需要，已經達到“彼此間有些什麽非說不可的地步”。於是，逐漸產生了語言。“語言是一種實踐的、既為別人存在因而也為我自身而存在的、現實的意識。語言也和意識一樣，隻是由於需要，由於和他人交往的迫切需要才產生的。”[11]沒有語言，人們不可能交流思想，也就不可能有效地進行集體的社會的勞動。勞動需要語言，勞動和語言一起，成為兩個主要的推動力，促進人的意識的產生。
在勞動和語言的推動下，人與世界的關係日趨豐富和複雜；正在形成中的人腦更加完善和發展；人的感覺能力和思維能力不斷得到提高。特別是借助於語言符號係統，使人類的綜合概括能力和抽象思維能力得到了迅速的發展，並且使人類有可能用觀念的、符號的形式反映和把握外部對象，進而有可能觀念地操作、改造和創造對象世界。由於愈來愈複雜的語言符號係統的發展，人類的意識交換活動日益擴展到各個領域，並且成為一個相對獨立的社會活動係統而存在和發展。
人們在勞動中不僅同自然界，同同時代的人發生現實的關係，而且也同以往時代的人發生曆史的關係。正是通過這種曆史的“合作”和文化的積澱，人類才實現了思想意識、文化知識、價值觀念的代際承傳。語言和勞動是精神、意識的發展具有連綿不斷的曆史繼承性的現實基礎，而曆史地發展著的精神、意識又反過來成為勞動和語言進一步發展的動力。
總之，勞動是意識產生的根本的推動力量，語言是意識產生的關鍵環節，而人們的交往活動是語言和意識產生的基本條件。人類在勞動中不僅改變了自己的生理結構，而且也實現了由動物心理向人類意識的質的飛躍。意識的產生和發展始終依賴於社會交往和社會實踐，社會的產生和發展是人類意識產生和發展的決定性條件。
三、人類意識的神經生理基礎
人類意識的產生不但有著自然進化和社會運動的客觀基礎，而且還有著高度組織化了的複雜的神經生理基礎。馬克思指出：人們的意識“是受他們的肉體組織製約的”[12]。人的肉體組織包括肢體器官和大腦，尤其是人腦的形成，對人的意識的產生和發展具有至關重要的意義。人腦是自然進化和社會生產勞動的產物，它是意識產生的直接、根本的物質承擔者，即神經生理基礎。意識是人腦的機能。為了全麵揭示意識產生的客觀的物質的基礎，就需要對它的生理基礎、特別是人腦的組織有一個基本的了解。
腦的出現是生物為適應環境而長期進化發展的結果。動物的感覺器官定位於頭部，這是它移動時最先與環境相遇的部分。頭部的神經係統最為發達，原始的腦不過是頭部神經組織的膨大。隨著動物由低級到高級的發展，腦的構造也就愈來愈複雜。在低等脊椎動物中，腦已分化為大腦、中腦和後腦，並且各自有著不同的功能。其中，中腦主要與視覺有關，而大腦則主要與嗅覺和味覺有關。
在動物進化過程中，大腦日益成為腦中最大也是最重要的部分。覆蓋在大腦頂部的大腦皮質是動物心理活動和人的意識活動的指揮中心。在動物進化過程中，大腦皮質逐漸擴大和發展起來。在爬蟲類中，管理視覺的中心已從中腦部分地轉移到前腦；到鳥類則完成了這種轉移。最原始的哺乳動物大腦皮質已擴展到整個大腦的表麵，成為支配一切感覺和心理活動的總管。大腦皮質最初是平坦光滑的，隨著進化到高等哺乳動物，出現了許多皺褶即溝回。溝回的出現，大大地擴張了大腦皮質的麵積，使高等哺乳動物的反映能力大大提高和複雜起來。
從高等動物的大腦發展到人腦，腦的重量成倍地增加，腦的結構特別是大腦皮質的構造更為複雜。黑猩猩和猩猩的腦重不到400克，大猩猩體重遠遠超過了人，而平均腦重又大大低於人，隻有540克左右。猿人的腦重已在850克和1000克之間，尼安德特人和現代人的腦重大致相等，達到約1500克。現代人的智力所以能超過尼安德特人，是因為現代人大腦發達，前額突出，而尼安德特人的腦凸向後方，前額低平。就腦和體重的比例來看，人腦約為體重的1/50，黑猩猩則為1/150，大猩猩則隻有1/500，小猴子的腦和體重的比例雖然遠遠超過了人，約為1/18，但是它的絕對腦量太小，不能包含必要的複雜性。人的腦重，特別是大腦結構的複雜性，是人的意識和智力遠遠超過動物的心理活動和動物智力的重要物質條件。
人腦進化不僅表現為量的增長，更是表現在質的變化上。人腦的量變實際上是新質的擴張。人腦組織結構的質變主要表現在：人腦容量和重量的大幅度增加，不是同腦的原有的部位相聯係，而是同腦的新增部位——以皮質為主導的大腦兩半球的發展相聯係；在人腦皮質的各個區域的進一步發展過程中，大腦兩半球的發展又主要是同皮質新區的增長相聯係；在人的大腦皮質中，腦的頂、顳、枕葉（認知聯合區）和額葉皮質（調節活動的聯合區）是最為發達的係統，它占據著大腦兩半球皮質的絕大部分，其麵積占大腦皮質總麵積的67%。大腦皮質結構的進化是同腦的神經細胞的增長聯係在一起的。人的大腦約由1000億（1011）個神經細胞組成，神經細胞又是神經元的本體部分，神經細胞或神經元是腦的建築材料。神經元的形態千變萬化，功能上也有很大的差別。
現代科學不僅對各種神經元的生理物質結構有了較詳細的研究，而且已經開始深入到研究神經細胞的化學成分和化學變化的過程。神經細胞中核糖核酸（RNA）特別多，其含量幾乎比體內任何其他類型的細胞都要豐富。現在初步推測，一個人的腦子在一生之中能貯存一千萬億信息單位，而核糖核酸分子很可能就是儲存記憶的物質基礎。RNA的結構是很複雜的生物大分子，它可以組成不下於一千萬億種有特色的型式，用以儲存種種不同信息是綽綽有餘的。在神經元的周圍，有很大數目的膠質細胞，它們支持和滋養神經元。
一個典型的神經元有一細胞體，細胞體發出一條較大的纖維，稱為“軸突”。“軸突”又發出許多的分支，形成從細胞體到達腦和神經係統的通路。同時，從細胞體上還發出較短的纖維，稱為“樹突”，“樹突”也有許多分支，群集在細胞體附近，形成“灌木叢”。大腦就是由極其精細的大量神經元所組成的極其複雜的神經網絡，一個人腦的網絡係統，如果可以作個比喻的話，其複雜程度遠遠超過北美洲全部電報、電話通信網絡。人腦這個神經網絡具有“等級式”的結構。最簡單的分析、綜合和調節行為的職能，是由中樞神經係統的低級部分——脊髓、延髓、中腦和間腦執行的，複雜的職能則由大腦皮層來執行。外界因素作用於人的感覺器官而引起的各種刺激，沿著神經纖維傳達到大腦的各個既有分工又聯合協作的皮質區域，在這個基礎上進行複雜的意識活動。
顯然，人腦所以能成為意識的物質器官和生理基礎，具有意識這種特殊的機能和屬性，這是同人腦這種特殊的物質本身的複雜結構、嚴密組織相關聯的。腦科學已成為一門專門的學科。現代腦科學的研究成果證明，人腦是意識活動的中樞，意識活動是人腦的機能，沒有高度嚴密複雜的神經生理係統——人腦，就不可能有人的意識活動。
意識作為人腦的機能，其具體的生理運行機製並不是直接看得見、摸得著的。因而人的意識活動常被一些人看做是無法客觀地進行研究而隻能作些主觀推測的問題。然而，辯證唯物主義關於意識是人腦的機能或屬性，人的心理過程以生理過程為基礎的原理，是同科學的發展完全一致的。謝切諾夫、巴甫洛夫等科學家對動物神經係統的客觀研究，特別是巴甫洛夫提出的條件反射的理論，對於理解人的心理、意識的生理機製，對於解開意識活動之謎具有重要意義。
在一切有神經係統的動物那裏，它們對外界的感應是以神經係統的反射活動的形式表現出來的。巴甫洛夫的研究成果也證實了這一點。俄國生理學家謝切諾夫在1863年發表的《腦反射》一書中，首次引用“反射”概念來說明大腦的活動。巴甫洛夫發展了謝切諾夫關於腦反射活動的思想。他對動物見到食物就會引起唾液分泌這種帶有心理因素的生理現象，進行了長期的實驗和研究，認為神經係統的反射活動可以分為無條件反射和條件反射這樣兩種基本類型。
無條件反射是動物對外界環境作用的生而具有的反射，如動物見到食物就會分泌唾液，嬰兒本能地會吸吮碰到他嘴唇的**等，這些都是無條件的反射；條件反射是在無條件反射的基礎上，通過動物自身活動的經驗的積累而建立起來的，也就是把一些原來與直接刺激物（食物）無關的因素（如鈴聲、燈光、氣味等）在和進食活動反複結合之後，就可以成為食物的信號而引起唾液分泌，從而形成條件反射。由先天遺傳獲得的無條件反射是相對穩定不變的；而由後天學習（或受訓練）獲得的條件反射是可以改變的。無條件反射屬於中樞神經低級部分的一種活動；條件反射是中樞神經的高級部分——動物大腦皮質兩半球——的一種活動，它直接涉及動物心理。
因此，建立在大腦的高級神經活動基礎上的無條件反射，使得動物不僅能反映對生命有直接聯係的那些事物和現象，而且可以反映那些與生命隻有間接聯係的事物和現象。這就大大加強了動物的反映能力和活動能力，使之能更好地適應條件多變的複雜環境。
巴甫洛夫在對人腦和動物腦的神經反射活動進行比較研究時，把直接接受外部具體現實的刺激而引起條件反射的係統叫做第一信號係統，它是人以外其他動物唯一具有的信號係統。然而，人腦具有比動物大腦更為高度發達和複雜結構的神經係統，尤其是人腦兩半球的語言區也非常發達。因此，人腦的高級神經係統具有更多的功能，不僅能適應環境，而且能認識和觀念地改造環境。正因為如此，人們的社會實踐才是創造性的活動。
人的意識所需要反映和能夠反映的東西遠遠超過了其他動物，第一信號係統已經遠遠不能適應這種反映的需要，因而出現了第二信號係統。第二信號也就是信號的信號——語言、符號。作為引起條件反射信號的語言，是許多同類刺激物的概括和標誌，它使人的條件反射的廣度和深度達到了為一般動物所無法比擬的高度。在第一信號係統基礎上產生的反映，是具體形象的感官反映；而在第二信號係統基礎上產生的反映，則是抽象概括的精神反映。第一信號係統是動物和人共有的，而第二信號係統在本質上是人所特有的。人腦在無條件反射和條件反射、第一信號係統和第二信號係統協調統一基礎上的神經活動及其機能表現，就是意識。
現代科學對意識活動的生理機製的了解，已從反射過程深入到神經細胞的水平。腦電科學證明，腦是通過傳遞生物電、處理信息流來進行意識活動的。一般說來，“樹突”和細胞體接受輸入信號；細胞體聯絡和整理信號，並發出傳出信號；“軸突”把細胞體發出的傳出信號傳輸到“軸突”末梢，“軸突”再把信息分發給一組新的神經元。信息係統有電的和化學的類型。神經元所產生並沿著“軸突”傳送的是電脈衝，但信息從一個細胞傳遞到另一個細胞則靠傳遞信息的化學物質或分子。通常一個神經元接受從另外的幾百或幾千個神經元傳來的信息，它又把信息輸送給其他幾百或幾千個神經元。不難看出，人腦的活動也就是神經細胞輸入信息和輸出信息的過程。
現代科學儀器已經能夠對神經細胞的電特性進行精密的研究，測量出神經衝動的強度、持續性和傳播速度等。神經細胞並不是對任何電脈衝都發生反應，它隻對具有一定強度的電脈衝發生反應。神經細胞衝動的產生和傳遞是按“有”或“無”的規律進行的。如此簡單的神經細胞的反應（“有”或“無”）之所以能夠產生複雜的視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等的感覺，以至更為複雜的思維活動，是因為神經係統是由無數的各種神經細胞通過神經纖維聯結起來的錯綜複雜的體係，其中，有的神經細胞放電，有的則不放電，而且放電有快有慢，這就造成各種不同的複雜的波型。這種複雜波型可以隨著刺激總量的改變而變化，因而產生出複雜的反映客觀世界的功能。
因此，意識活動同人腦的高級神經活動的生理過程以及物理、化學過程是分不開的，離開了這些物質的生理活動過程，就不可能有人的意識。研究人腦產生意識的神經生理基礎以及物理的、化學的過程，有助於理解意識是人腦這種高度嚴密複雜的特殊物質的活動機能和意識的本質。
但是，產生意識的高級神經活動不能簡單地等同於生理的過程，生理活動又不能簡單地等同於物理的、化學的過程。否則，人的意識與動物的心理就沒有本質的區別了。生理學、物理學、化學等自然科學的發展之所以不能完全揭示意識的全部內容及本質，一個重要原因就在於，意識和思維著的人腦同時是社會的產物，意識是同實踐相聯係的對客觀存在的能動的反映過程。因此，要對人的意識活動有更全麵的了解，就不能僅僅停留在了解意識起源的物質基礎上，還必須進一步考察意識的內在本質。