自然新聞專題文章 新聞特寫 2024年1月17日 意識戰(zhàn)爭:科學(xué)家們能就大腦如何工作達(dá)成一致嗎? 有幾十種關(guān)于大腦如何產(chǎn)生意識體驗(yàn)的理論,一項(xiàng)新的研究正在對其中一些理論進(jìn)行面對面的測試。 插圖:大衛(wèi)·帕金斯 神經(jīng)科學(xué)家露西婭·梅隆尼在2018年參加一個關(guān)于意識研究的會議時,沒想到會被提醒父母離婚。但是,就像她的父母一樣,聚集在一起的學(xué)者們無法就任何事情達(dá)成一致。 神經(jīng)科學(xué)家和哲學(xué)家小組在華盛頓西雅圖的艾倫腦科學(xué)研究所召開會議,設(shè)計(jì)一種方法來實(shí)證檢驗(yàn)相互競爭的意識理論:這一過程被稱為對抗性合作。 設(shè)計(jì)一個致命的實(shí)驗(yàn)是令人擔(dān)憂的?!爱?dāng)然,他們每個人都在提出他們已經(jīng)知道預(yù)期結(jié)果的實(shí)驗(yàn),”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)合作的德國法蘭克福馬克斯·普朗克經(jīng)驗(yàn)美學(xué)研究所的梅隆說。梅洛尼回歸童年角色,成了中間人。 梅隆大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的合作是總部位于巴哈馬拿騷的慈善組織鄧普頓世界慈善基金會發(fā)起的五項(xiàng)合作之一。該慈善機(jī)構(gòu)資助對精神、兩極分化和宗教等主題的研究;2019年,它向這五個項(xiàng)目承諾了2000萬美元。 每一項(xiàng)合作的目的都是通過讓科學(xué)家提供證據(jù)來支持一種理論并證偽另一種理論的預(yù)測,從而推進(jìn)意識研究。梅隆的小組正在測試兩個突出的觀點(diǎn):綜合信息理論(IIT),該理論聲稱意識相當(dāng)于人腦等系統(tǒng)產(chǎn)生的“綜合信息”的程度;全球神經(jīng)元工作空間理論(GNWT)聲稱,當(dāng)信息通過專門的網(wǎng)絡(luò)或工作空間在大腦中傳播時,感知和思維等精神內(nèi)容就會變得有意識。她和她的共同領(lǐng)導(dǎo)人必須在主要理論家之間進(jìn)行調(diào)解,很少邀請他們進(jìn)入同一個房間。 他們推動合作的努力反映了該領(lǐng)域更廣泛的分歧。 一個問題是意識對不同的人意味著不同的東西。例如,一些研究人員專注于主觀體驗(yàn)——成為你或我是什么感覺。其他人研究它的功能——有意識的認(rèn)知過程和行為。這些差異阻礙了比較想法的嘗試。 然后就有了公開信。去年9月,100多名研究人員簽署了一封以預(yù)印本形式發(fā)布的信,批評IIT,認(rèn)為其預(yù)測不可檢驗(yàn),并稱其為偽科學(xué)。這封信是在梅隆大學(xué)的合作公布結(jié)果后發(fā)布的。 年輕的研究人員尤其擔(dān)心有爭議的氣候。德國慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(xué)(Ludwig Maximilian University of Munich)研究意識的數(shù)學(xué)家約翰內(nèi)斯·克萊納(Johannes Kleiner)表示,他們擔(dān)心卷入如此激烈爭議的領(lǐng)域可能會被外界視為停滯不前,這可能會影響資助。 但是盡管有這些挑戰(zhàn),許多人對意識科學(xué)的未來抱有希望。對抗性合作的領(lǐng)導(dǎo)者表示,他們的模式已經(jīng)在幫助推進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展,即使進(jìn)展緩慢。他們并不是唯一進(jìn)行備受推崇的意識理論實(shí)證測試的人。在過去的二十年里,已經(jīng)有數(shù)百個這樣的實(shí)驗(yàn),這是該領(lǐng)域日益成熟的標(biāo)志。 其他研究資助者也在關(guān)注這個話題:去年6月,美國國立衛(wèi)生研究院召開了為期三天的意識研究前沿會議。 新一代研究人員正帶頭努力培養(yǎng)有意義的對話和開放的思想。以色列特拉維夫大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Rony Hirschhorn說:“我們應(yīng)該理解科學(xué)是一個團(tuán)隊(duì)的努力,而不是相互競爭?!斑@可能很天真,但這是我樂觀的方式:希望我們比這更好。 ”爭取合法性 關(guān)于我們的大腦如何產(chǎn)生主觀體驗(yàn)有幾十種理論,除了哲學(xué)興趣之外,還有更充分的理由來理解這個問題。例如,在醫(yī)學(xué)上,它可以幫助診斷無反應(yīng)者的意識;在人工智能領(lǐng)域,它可能有助于研究人員了解機(jī)器具備意識的條件。 但多年來,意識并沒有被視為一個嚴(yán)肅的科學(xué)話題。“直到大約30年前,研究意識還是一個禁忌,這是有充分理由的,”賓夕法尼亞州匹茲堡卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的理論計(jì)算機(jī)科學(xué)家勒諾·布魯姆說,他是慕尼黑數(shù)學(xué)意識科學(xué)協(xié)會的主席。她說,那時沒有好的技術(shù)來以非侵入性的方式研究意識。1990年——大約在腦掃描技術(shù)功能磁共振成像出現(xiàn)的時候——一篇有影響力的論文幫助改變了該領(lǐng)域的聲譽(yù)。諾貝爾獎得主、生物學(xué)家弗朗西斯·克里克和現(xiàn)就職于艾倫腦科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家克里斯托弗·科赫寫道,現(xiàn)在“攻擊意識神經(jīng)基礎(chǔ)的時機(jī)已經(jīng)成熟”2。 從那以后,哲學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家提出了多種理論來解釋主觀體驗(yàn)的物理基礎(chǔ)——被稱為“意識難題”——以及注意力和失眠等“簡單問題”。在一次未公開的統(tǒng)計(jì)工作中,英國牛津的數(shù)學(xué)家喬納森·梅森確定了30多種理論。 一些理論特別有影響力(見“意識理論”)。其中包括梅隆大學(xué)正在幫助測試的兩個項(xiàng)目:威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)家朱利奧·托諾尼提出的IIT和法國伊維特河畔INSERM大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)影像中心主任斯塔尼斯拉斯·德哈內(nèi)的GNWT。 ![]() 來源:a . k . Seth & t . bay ne Nature rev . neuro sci。23, 439–452 (2022) 其他領(lǐng)跑者包括一組被稱為高階理論(HOT)的觀點(diǎn),這些觀點(diǎn)認(rèn)為,為了有意識地體驗(yàn)內(nèi)容,必須將其合成為大腦高階區(qū)域的元表征。另一個突出的概念是循環(huán)加工理論(RPT),該理論認(rèn)為意識需要一個信息流和反饋的循環(huán)。這主要是在大腦的視覺區(qū)域進(jìn)行研究的,但同樣的想法應(yīng)該適用于其他感官,如聽覺或嗅覺。 赫希霍恩說,檢驗(yàn)此類理論預(yù)測的實(shí)證研究正變得越來越嚴(yán)格和復(fù)雜,但正如科學(xué)界經(jīng)常發(fā)生的那樣,許多研究是由與他們正在檢驗(yàn)的想法相關(guān)的研究人員進(jìn)行的,這使它們?nèi)菀壮霈F(xiàn)確認(rèn)偏差。她說,結(jié)果是理論一直在孤立地發(fā)展。 紐約市紐約大學(xué)格羅斯曼醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家何碧玉說:“在過去的30年里,你有一些主導(dǎo)理論,當(dāng)有挑戰(zhàn)性的結(jié)果出現(xiàn)時,它們會修改理論以適應(yīng)這些新發(fā)現(xiàn)?!焙握f,在這個意義上,這種對抗性的合作正在撼動這個領(lǐng)域。他正在領(lǐng)導(dǎo)另一項(xiàng)類似的合作,測試RPT和兩個版本的HOT。 據(jù)一些領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的科學(xué)家說,一些著名理論的支持者有時使測試更具對抗性而不是合作性。他說,這并不適用于所有的合作,在某種程度上取決于這些理論相互比較的難易程度。但是一些理論家被描述為具有偉大的人格;值得注意的是,其中大多數(shù)是男性?!拔也徽J(rèn)為這是因?yàn)榕詻]有做重要的研究,”他說。“我認(rèn)為這主要是因?yàn)槟承┤烁敢庹境鰜碚務(wù)撝卮罄碚?。?/span> 外交速成班 特拉維夫大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家利亞德·穆德里克記得她參加西雅圖會議時有多興奮,那次會議促成了IIT和GNWT的合作,被稱為Cogitate?!拔矣浵铝巳藗冋f的每一句話,我對整個過程感到超級興奮,”她說。 在被指定為項(xiàng)目共同負(fù)責(zé)人后,她在返回以色列的途中根據(jù)討論起草了一份實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并迅速發(fā)給了她的同事?!爱?dāng)時我太天真了,”她說。從那時起到他們真正被釘上為止,要十個月。 在爭論團(tuán)隊(duì)將尋找意識的哪些方面以及使用哪些方法后,研究人員最終確定了兩個實(shí)驗(yàn)——每個競爭的理論家都喜歡一個實(shí)驗(yàn)。該團(tuán)隊(duì)從每種理論中開發(fā)了一個預(yù)測列表,預(yù)測當(dāng)參與者接受三種類型的大腦掃描時他們的大腦中會觀察到什么。研究人員還就每個任務(wù)中每個理論的及格或不及格達(dá)成了一致。 在6月份紐約市的一次活動中,神經(jīng)科學(xué)家克里斯托弗·科赫(右)輸?shù)袅怂c哲學(xué)家大衛(wèi)·查默斯25年前打賭科學(xué)將在2023年前破解意識的神經(jīng)關(guān)聯(lián)。致謝:杰西·溫特為自然而生 在第一個實(shí)驗(yàn)中,參與者被展示一系列圖片和符號,并被要求在某些圖像出現(xiàn)時報(bào)告。 根據(jù)IIT的說法,這項(xiàng)任務(wù)應(yīng)該促進(jìn)大腦后部的持續(xù)激活,這也是數(shù)據(jù)所表明的。然而,大腦后皮層各區(qū)域之間的活動只有短暫的同步,而不是假設(shè)的持續(xù)同步。 GNWT預(yù)測前額葉皮層應(yīng)該在任務(wù)過程中被激活——這是該團(tuán)隊(duì)確認(rèn)的事情。但沒有證據(jù)表明該區(qū)域包含關(guān)于物體方位的信息,這是意識體驗(yàn)的一部分,根據(jù)理論是可以預(yù)期的。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了GNWT假設(shè)的全球廣播的證據(jù),但只是在體驗(yàn)的開始——而不是像預(yù)測的那樣在結(jié)束時。第一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在去年的預(yù)印本中公布4。 第二個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果尚未公開,參與者扮演電子游戲,并被問及他們是否意識到屏幕背景上顯示的某些圖像。 進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)是團(tuán)隊(duì)為促進(jìn)托諾尼和德阿納陣營達(dá)成共識而不得不做出的妥協(xié)?!拔艺娴暮軞J佩他們倆,我認(rèn)為他們都是非常優(yōu)秀的科學(xué)家,”梅隆說。但是,她補(bǔ)充說,“如果他們能給自己一個相互傾聽的機(jī)會,這個世界會變得更好”。托諾尼說,這種對抗性的合作讓他能夠更清楚地看到其他理論。(德阿納沒有回應(yīng)《自然》雜志的置評請求。) 另一個外交策略是與兩位理論家進(jìn)行單獨(dú)對話,將他們的觀點(diǎn)相互“翻譯”出來。“我們的關(guān)鍵角色之一,”穆德里克說,“是找到一種共同語言,以確保我們談?wù)摰氖峭患隆!? 托諾尼承認(rèn)該項(xiàng)目有多困難,并贊揚(yáng)研究負(fù)責(zé)人——梅隆、穆德里克和俄勒岡州波特蘭市里德學(xué)院的心理學(xué)家邁克爾·皮茨——成功完成了該項(xiàng)目?!八麄兺度肓巳绱硕嗟臅r間和熱情,而不是自己做實(shí)驗(yàn),”他說?!八麄冏龅梅浅3錾??!?/span> 陷入交叉火力之中 年輕科學(xué)家尤其熱衷于尋找共同點(diǎn)。 在攻讀數(shù)學(xué)量子場論的第一個博士學(xué)位期間,克萊納對高級科學(xué)家之間的內(nèi)斗感到沮喪?!皬耐獠縼砜?,該領(lǐng)域只是被認(rèn)為沒有取得良好進(jìn)展,因?yàn)槊總€人都對其他方法的錯誤直言不諱,”他表示。 當(dāng)他決定攻讀第二個博士學(xué)位(這次是意識研究)時,他意識到該領(lǐng)域目前存在的緊張局勢,但他覺得人們總體上相處得很好。他說,社區(qū)對敵對合作產(chǎn)生有用數(shù)據(jù)的潛力充滿希望。公開信粉碎了這些希望??巳R納對網(wǎng)上的激烈互動深感不安,他決心做點(diǎn)什么。他不想讓人們以同樣的方式看待他的新領(lǐng)域。“我知道這聽起來完全是天真的,但如果你不能彌合這種分歧,那么許多負(fù)面的事情就會隨之而來?!? 這封信發(fā)表后,克萊納幫助組織了一場在線活動,討論意識科學(xué)的未來,活動的旗幟是他于2021年共同創(chuàng)立的數(shù)學(xué)意識科學(xué)協(xié)會。但這一提議事與愿違,社區(qū)中的一些人認(rèn)為這是片面的。經(jīng)過深思熟慮后,活動的形式改為“虛擬咖啡和公開對話”,參與者被敦促不要直接提及公開信。 另一個旨在幫助該領(lǐng)域突破自我的組織是地中海意識科學(xué)學(xué)會,該學(xué)會旨在促進(jìn)不同思想流派的學(xué)者之間的深入對話。該協(xié)會副主席赫什霍恩說,如果沒有這樣的互動,“你就會陷入做更多你知道的事情的怪圈”。 對手還是合作者?
許多研究人員歡迎對抗性合作,認(rèn)為這是打破這些循環(huán)的一種方式。但他們是務(wù)實(shí)的:研究結(jié)果不應(yīng)被視為支持或反對某一理論的決定性證據(jù),何說。盡管如此,他們正在產(chǎn)生有價(jià)值的數(shù)據(jù)?!斑@是向該領(lǐng)域注入急需的資源,以進(jìn)行一些非常堅(jiān)實(shí)的大型合作研究。”
梅隆想知道,通過匯集對立的觀點(diǎn),敵對的合作是否是最近動蕩的部分原因。
當(dāng)Cogitate的第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來時,Melloni和她的共同領(lǐng)導(dǎo)人對兩種理論的支持者無法就數(shù)據(jù)的含義達(dá)成一致并不感到驚訝。
理論中立的作者在預(yù)印本中介紹了這些發(fā)現(xiàn),描述了實(shí)驗(yàn)如何以不同的方式挑戰(zhàn)這兩種理論4。為每種理論辯護(hù)的小組撰寫了他們自己的討論部分,提出了他們對數(shù)據(jù)的解釋以及結(jié)果如何與他們的預(yù)測相吻合。
Melloni說,她最初抱有一種錯誤的希望,認(rèn)為理論學(xué)家會簡單地接受結(jié)果,并在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上認(rèn)識到自己理論中的潛在缺陷?!叭绻f我有什么遺憾的話,我想那就是我沒能讓他們明白他們兩個的想法都有價(jià)值?!?
但她在這一過程中的導(dǎo)師、諾貝爾獎得主心理學(xué)家丹尼爾·卡內(nèi)曼曾警告她,雙方都將固執(zhí)己見。首次提出了對抗性合作的概念?!八f:'做好準(zhǔn)備,他們不會改變主意的’,”她回憶道。但他也告訴她,這沒關(guān)系,隨著時間的推移,新的證據(jù)將有助于改變社區(qū)其他研究人員的想法。托諾尼說,在意識這樣一個復(fù)雜的話題中,有人會根據(jù)一兩個結(jié)果改變主意的想法“從一開始就不合理”。
赫?;舳髡J(rèn)為,從某種意義上來說,這場沖突是富有成效的。她說,盡管兩極分化一直存在,但人們沒有明確討論這一問題,直到合作——以及這封信——迫使它公開化。“我認(rèn)為現(xiàn)在我們實(shí)際上可以卷起袖子在這方面努力了。”
《自然》雜志2024年第625期第438-440頁
https:///10.1038/d41586-024-00107-7
參考
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