【原】意识战争:科学家们能就大脑如何工作达成一致吗？

自然新闻专题文章 新闻特写 2024年1月17日 意识战争:科学家们能就大脑如何工作达成一致吗？ 有几十种关于大脑如何产生意识体验的理论，一项新的研究正在对其中一些理论进行面对面的测试。

插图:大卫·帕金斯

神经科学家露西娅·梅隆尼在2018年参加一个关于意识研究的会议时，没想到会被提醒父母离婚。但是，就像她的父母一样，聚集在一起的学者们无法就任何事情达成一致。 神经科学家和哲学家小组在华盛顿西雅图的艾伦脑科学研究所召开会议，设计一种方法来实证检验相互竞争的意识理论:这一过程被称为对抗性合作。 设计一个致命的实验是令人担忧的。“当然，他们每个人都在提出他们已经知道预期结果的实验，”领导这项合作的德国法兰克福马克斯·普朗克经验美学研究所的梅隆说。梅洛尼回归童年角色，成了中间人。 梅隆大学领导的合作是总部位于巴哈马拿骚的慈善组织邓普顿世界慈善基金会发起的五项合作之一。该慈善机构资助对精神、两极分化和宗教等主题的研究；2019年，它向这五个项目承诺了2000万美元。 每一项合作的目的都是通过让科学家提供证据来支持一种理论并证伪另一种理论的预测，从而推进意识研究。梅隆的小组正在测试两个突出的观点:综合信息理论（IIT），该理论声称意识相当于人脑等系统产生的“综合信息”的程度；全球神经元工作空间理论（GNWT）声称，当信息通过专门的网络或工作空间在大脑中传播时，感知和思维等精神内容就会变得有意识。她和她的共同领导人必须在主要理论家之间进行调解，很少邀请他们进入同一个房间。 他们推动合作的努力反映了该领域更广泛的分歧。 一个问题是意识对不同的人意味着不同的东西。例如，一些研究人员专注于主观体验——成为你或我是什么感觉。其他人研究它的功能——有意识的认知过程和行为。这些差异阻碍了比较想法的尝试。 然后就有了公开信。去年9月，100多名研究人员签署了一封以预印本形式发布的信，批评IIT，认为其预测不可检验，并称其为伪科学。这封信是在梅隆大学的合作公布结果后发布的。

年轻的研究人员尤其担心有争议的气候。德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学（Ludwig Maximilian University of Munich）研究意识的数学家约翰内斯·克莱纳（Johannes Kleiner）表示，他们担心卷入如此激烈争议的领域可能会被外界视为停滞不前，这可能会影响资助。 但是尽管有这些挑战，许多人对意识科学的未来抱有希望。对抗性合作的领导者表示，他们的模式已经在帮助推进该领域的发展，即使进展缓慢。他们并不是唯一进行备受推崇的意识理论实证测试的人。在过去的二十年里，已经有数百个这样的实验，这是该领域日益成熟的标志。 其他研究资助者也在关注这个话题:去年6月，美国国立卫生研究院召开了为期三天的意识研究前沿会议。 新一代研究人员正带头努力培养有意义的对话和开放的思想。以色列特拉维夫大学的神经科学家Rony Hirschhorn说:“我们应该理解科学是一个团队的努力，而不是相互竞争。“这可能很天真，但这是我乐观的方式:希望我们比这更好。

”争取合法性 关于我们的大脑如何产生主观体验有几十种理论，除了哲学兴趣之外，还有更充分的理由来理解这个问题。例如，在医学上，它可以帮助诊断无反应者的意识；在人工智能领域，它可能有助于研究人员了解机器具备意识的条件。 但多年来，意识并没有被视为一个严肃的科学话题。“直到大约30年前，研究意识还是一个禁忌，这是有充分理由的，”宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学的理论计算机科学家勒诺·布鲁姆说，他是慕尼黑数学意识科学协会的主席。她说，那时没有好的技术来以非侵入性的方式研究意识。1990年——大约在脑扫描技术功能磁共振成像出现的时候——一篇有影响力的论文帮助改变了该领域的声誉。诺贝尔奖得主、生物学家弗朗西斯·克里克和现就职于艾伦脑科学研究所的神经科学家克里斯托弗·科赫写道，现在“攻击意识神经基础的时机已经成熟”2。 从那以后，哲学家和神经科学家提出了多种理论来解释主观体验的物理基础——被称为“意识难题”——以及注意力和失眠等“简单问题”。在一次未公开的统计工作中，英国牛津的数学家乔纳森·梅森确定了30多种理论。 一些理论特别有影响力（见“意识理论”）。其中包括梅隆大学正在帮助测试的两个项目:威斯康星大学麦迪逊分校神经科学家朱利奥·托诺尼提出的IIT和法国伊维特河畔INSERM大学认知神经影像中心主任斯塔尼斯拉斯·德哈内的GNWT。

来源:a . k . Seth & t . bay ne Nature rev . neuro sci。23, 439–452 (2022)

其他领跑者包括一组被称为高阶理论（HOT）的观点，这些观点认为，为了有意识地体验内容，必须将其合成为大脑高阶区域的元表征。另一个突出的概念是循环加工理论（RPT），该理论认为意识需要一个信息流和反馈的循环。这主要是在大脑的视觉区域进行研究的，但同样的想法应该适用于其他感官，如听觉或嗅觉。 赫希霍恩说，检验此类理论预测的实证研究正变得越来越严格和复杂，但正如科学界经常发生的那样，许多研究是由与他们正在检验的想法相关的研究人员进行的，这使它们容易出现确认偏差。她说，结果是理论一直在孤立地发展。 纽约市纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家何碧玉说:“在过去的30年里，你有一些主导理论，当有挑战性的结果出现时，它们会修改理论以适应这些新发现。”何说，在这个意义上，这种对抗性的合作正在撼动这个领域。他正在领导另一项类似的合作，测试RPT和两个版本的HOT。 据一些领导这项研究的科学家说，一些著名理论的支持者有时使测试更具对抗性而不是合作性。他说，这并不适用于所有的合作，在某种程度上取决于这些理论相互比较的难易程度。但是一些理论家被描述为具有伟大的人格；值得注意的是，其中大多数是男性。“我不认为这是因为女性没有做重要的研究，”他说。“我认为这主要是因为某些人更愿意站出来谈论重大理论。”

外交速成班 特拉维夫大学的神经科学家利亚德·穆德里克记得她参加西雅图会议时有多兴奋，那次会议促成了IIT和GNWT的合作，被称为Cogitate。“我记下了人们说的每一句话，我对整个过程感到超级兴奋，”她说。 在被指定为项目共同负责人后，她在返回以色列的途中根据讨论起草了一份实验设计，并迅速发给了她的同事。“当时我太天真了，”她说。从那时起到他们真正被钉上为止，要十个月。 在争论团队将寻找意识的哪些方面以及使用哪些方法后，研究人员最终确定了两个实验——每个竞争的理论家都喜欢一个实验。该团队从每种理论中开发了一个预测列表，预测当参与者接受三种类型的大脑扫描时他们的大脑中会观察到什么。研究人员还就每个任务中每个理论的及格或不及格达成了一致。

在6月份纽约市的一次活动中，神经科学家克里斯托弗·科赫（右）输掉了他与哲学家大卫·查默斯25年前打赌科学将在2023年前破解意识的神经关联。致谢:杰西·温特为自然而生

在第一个实验中，参与者被展示一系列图片和符号，并被要求在某些图像出现时报告。 根据IIT的说法，这项任务应该促进大脑后部的持续激活，这也是数据所表明的。然而，大脑后皮层各区域之间的活动只有短暂的同步，而不是假设的持续同步。 GNWT预测前额叶皮层应该在任务过程中被激活——这是该团队确认的事情。但没有证据表明该区域包含关于物体方位的信息，这是意识体验的一部分，根据理论是可以预期的。实验还发现了GNWT假设的全球广播的证据，但只是在体验的开始——而不是像预测的那样在结束时。第一次实验的结果在去年的预印本中公布4。 第二个实验的结果尚未公开，参与者扮演电子游戏，并被问及他们是否意识到屏幕背景上显示的某些图像。 进行两次实验是团队为促进托诺尼和德阿纳阵营达成共识而不得不做出的妥协。“我真的很钦佩他们俩，我认为他们都是非常优秀的科学家，”梅隆说。但是，她补充说，“如果他们能给自己一个相互倾听的机会，这个世界会变得更好”。托诺尼说，这种对抗性的合作让他能够更清楚地看到其他理论。（德阿纳没有回应《自然》杂志的置评请求。) 另一个外交策略是与两位理论家进行单独对话，将他们的观点相互“翻译”出来。“我们的关键角色之一，”穆德里克说，“是找到一种共同语言，以确保我们谈论的是同一件事。” 托诺尼承认该项目有多困难，并赞扬研究负责人——梅隆、穆德里克和俄勒冈州波特兰市里德学院的心理学家迈克尔·皮茨——成功完成了该项目。“他们投入了如此多的时间和热情，而不是自己做实验，”他说。“他们做得非常出色。”

陷入交叉火力之中 年轻科学家尤其热衷于寻找共同点。 在攻读数学量子场论的第一个博士学位期间，克莱纳对高级科学家之间的内斗感到沮丧。“从外部来看，该领域只是被认为没有取得良好进展，因为每个人都对其他方法的错误直言不讳，”他表示。

当他决定攻读第二个博士学位（这次是意识研究）时，他意识到该领域目前存在的紧张局势，但他觉得人们总体上相处得很好。他说，社区对敌对合作产生有用数据的潜力充满希望。公开信粉碎了这些希望。克莱纳对网上的激烈互动深感不安，他决心做点什么。他不想让人们以同样的方式看待他的新领域。“我知道这听起来完全是天真的，但如果你不能弥合这种分歧，那么许多负面的事情就会随之而来。” 这封信发表后，克莱纳帮助组织了一场在线活动，讨论意识科学的未来，活动的旗帜是他于2021年共同创立的数学意识科学协会。但这一提议事与愿违，社区中的一些人认为这是片面的。经过深思熟虑后，活动的形式改为“虚拟咖啡和公开对话”，参与者被敦促不要直接提及公开信。 另一个旨在帮助该领域突破自我的组织是地中海意识科学学会，该学会旨在促进不同思想流派的学者之间的深入对话。该协会副主席赫什霍恩说，如果没有这样的互动，“你就会陷入做更多你知道的事情的怪圈”。

对手还是合作者？ 许多研究人员欢迎对抗性合作，认为这是打破这些循环的一种方式。但他们是务实的:研究结果不应被视为支持或反对某一理论的决定性证据，何说。尽管如此，他们正在产生有价值的数据。“这是向该领域注入急需的资源，以进行一些非常坚实的大型合作研究。” 梅隆想知道，通过汇集对立的观点，敌对的合作是否是最近动荡的部分原因。 当Cogitate的第一次实验结果出来时，Melloni和她的共同领导人对两种理论的支持者无法就数据的含义达成一致并不感到惊讶。 理论中立的作者在预印本中介绍了这些发现，描述了实验如何以不同的方式挑战这两种理论4。为每种理论辩护的小组撰写了他们自己的讨论部分，提出了他们对数据的解释以及结果如何与他们的预测相吻合。 Melloni说，她最初抱有一种错误的希望，认为理论学家会简单地接受结果，并在数据的基础上认识到自己理论中的潜在缺陷。“如果说我有什么遗憾的话，我想那就是我没能让他们明白他们两个的想法都有价值。” 但她在这一过程中的导师、诺贝尔奖得主心理学家丹尼尔·卡内曼曾警告她，双方都将固执己见。首次提出了对抗性合作的概念。“他说:'做好准备，他们不会改变主意的’，”她回忆道。但他也告诉她，这没关系，随着时间的推移，新的证据将有助于改变社区其他研究人员的想法。托诺尼说，在意识这样一个复杂的话题中，有人会根据一两个结果改变主意的想法“从一开始就不合理”。 赫希霍恩认为，从某种意义上来说，这场冲突是富有成效的。她说，尽管两极分化一直存在，但人们没有明确讨论这一问题，直到合作——以及这封信——迫使它公开化。“我认为现在我们实际上可以卷起袖子在这方面努力了。” 《自然》杂志2024年第625期第438-440页 https:///10.1038/d41586-024-00107-7 参考 1.Fleming，S. M .等人，预印本，https:///preprints/psyarxiv/zsr78公共卫生学会（2023年）。 塞明·克里克和科赫神经科学。2, 263–275 (1990). 2.谷歌学术 查默斯，djj意识清醒。种马。2, 200–219 (1995). 3.谷歌学术 4.Cogitate财团。https:///10.1101/2023.06.23.546249生物制药有限公司的预印本（2023年）。