意识战争：科学家们能就大脑的工作原理达成一致吗？

关于大脑如何产生意识体验，有几十种理论，一种新型的研究正在对其中一些理论进行正面测试。

来源：https://www.nature.com/articles/d41586-024-00107-7

神经科学家露西娅·梅洛尼在2018年参加一个关于意识研究的会议时，没想到会想起父母的离婚。但是，就像她的父母一样，聚集在一起的学者们在任何事情上都无法达成一致。

该神经科学家和哲学家小组在华盛顿州西雅图的艾伦脑科学研究所召开会议，设计一种方法来对相互竞争的意识理论进行实证测试：这一过程被称为对抗性协作。

设计一个致命的实验是令人担忧的。“当然，他们每个人都提出了他们已经知道预期结果的实验，”梅洛尼说，他领导了这项合作，总部位于德国法兰克福的马克斯·普朗克经验美学研究所。梅洛尼回到了童年时的角色，成为了中间人。

Melloni领导的合作是位于巴哈马拿骚的慈善组织Templeton World Charity Foundation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，它承诺为这五个项目提供2000万美元。

每一次合作的目的都是让科学家们拿出支持一种理论并证伪另一种理论预测的证据，从而推动意识研究向前发展。梅洛尼的小组正在测试两个突出的想法：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；以及全局神经元工作空间理论(GNWT)，该理论声称，当信息通过专门的网络或工作空间在大脑中传播时，感知和思想等心理内容就会变得有意识。她和她的共同领导人不得不在主要理论家之间进行调解，很少邀请他们到同一个房间。

他们为开展合作所做的努力反映在该领域更广泛的裂痕中。

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。另一些研究人员则研究其功能——有意识的认知过程和行为。这些差异混淆了比较思想的尝试。

然后是公开信。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，批评印度理工学院，认为其预测不稳定，并将其称为伪科学。这封信是在梅洛尼的合作公布结果后不久发出的。

混乱随之而来。这封信引起了其他科学家的强烈反对，他们认为这样的攻击可能会加剧分歧，损害该领域的可信度。签署方报告称收到了含有隐晦威胁的不祥电子邮件。两党的研究人员都因为推特上的指责而失眠。有些人甚至考虑彻底离开科学界。

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·马克西米利安大学研究意识的数学家Johannes Kleiner表示，他们担心，一个陷入如此愤怒争议的领域可能会被外界认为陷入困境，这可能会影响资金。

尽管面临这些挑战，许多人还是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动这一领域的发展，即使是小步前进。他们并不是唯一对意识理论进行备受推崇的实证检验的人。在过去的二十年里，已经有数百次这样的实验，这是该领域日益成熟的迹象。

其他研究资助者也将注意力集中在这个话题上：去年6月，美国国立卫生研究院召开了一次为期三天的意识研究前沿会议。

新一代的研究人员正在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：“我们应该明白，科学是一个团队的努力，而不是竞争。”。“这可能很天真，但这是我乐观的方式：希望我们比这更好。”

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，还有很好的理由想要更全面地理解这个问题。例如，在医学中，它可以帮助诊断没有反应的人的意识；在人工智能领域，它可能有助于研究人员了解机器需要什么才能有意识。

但多年来，意识并没有被视为一个严肃的科学话题。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、慕尼黑数学意识科学协会主席Lenore Blum说：“直到大约30年前，研究意识还是一种禁忌，这是有充分理由的。”。她说，当时没有好的技术来以非侵入性的方式研究意识。

1990年，大约在大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。诺贝尔奖获得者生物学家弗朗西斯·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夫·科赫写道，“攻击意识神经基础的时机已经成熟”。

从那时起，哲学家和神经科学家提出了多种理论来解释主观体验(被称为“意识的难题”)和注意力和清醒等“容易问题”的生理基础。英国牛津的数学家乔纳森·梅森(Jonathan Mason)在一项未发表的统计工作中，提出了30多种理论。

一些理论特别有影响力(见“意识理论”)。其中包括Melloni正在帮助测试的两个：由威斯康星大学麦迪逊分校的神经科学家Giulio Tononi提出的IIT，以及法国吉夫河畔伊维特INSERM-CEA认知神经成像部门主任Stanislas Dehaene的创意GNWT。

其他领先者包括一组被称为高阶理论(HOT)的思想，该理论提出，为了有意识地体验内容，必须将其合成为高阶大脑区域的元表示。另一个突出的概念是递归处理理论(RPT)，它认为意识需要一个信息流和反馈的循环。它主要在大脑的视觉区域进行研究，但同样的想法也应该适用于其他感官，如听觉或嗅觉。

Hirschhorn说，测试这些理论预测的实证研究正变得越来越严格和复杂，但正如科学中经常发生的那样，许多研究都是由与他们所测试的想法相关的研究人员进行的，这使他们容易产生确认偏差。因此，她说，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，你有一些占主导地位的理论，当有挑战性的结果出现时，他们会修改理论以适应这些新发现。”。何说，从这个意义上说，对抗性合作正在改变这个领域，他正在领导另一个这样的合作，测试RPT和两个版本的HOT。

一些领导这项研究的科学家表示，一些著名理论的支持者有时会让测试变得更具对抗性而非协作性。何说，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容易程度。但一些理论家被描述为有着巨大的个性；值得注意的是，他们大多数是男性。何说：“我不认为这是因为女性没有做重要的研究。”。“我认为这主要是因为某些人更愿意站出来谈论宏大的理论。”

特拉维夫大学的神经科学家Liad Mudrik记得，她很兴奋能参加西雅图会议，这次会议促成了IIT和GNWT之间的合作，被称为Cogitate。她说：“我把人们说的每一句话都写下来，我对整个过程感到非常兴奋。”。

在返回以色列的航班上，在被指定为项目联合负责人后，她根据讨论起草了一份实验设计，并迅速将其发送给同事。“当时我太天真了，”她说。从那一刻起，直到他们真正确定，花费了十个月的时间。

在就团队将寻找意识的哪些方面以及使用哪些方法进行争论后，研究人员最终确定了两个实验——每个相互竞争的理论家都喜欢一个。该团队根据每种理论制定了一份预测清单，说明在参与者接受三种类型的大脑扫描时，他们的大脑会观察到什么。研究人员还就每项任务中每种理论的通过或失败达成了一致。

在第一个实验中，参与者被展示了一系列图片和符号，并被要求报告某些图像何时出现。

根据IIT的说法，这项任务应该促使大脑后部持续激活，这就是数据所表明的。然而，大脑后部皮层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中被激活——该团队证实了这一点。但没有证据表明该区域包含关于物体方向的信息，这是意识体验的一部分，根据该理论是可以预期的。该实验还发现了GNWT假设的全球广播的证据，但只是在经历的开始，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开了。

第二个实验的结果尚未公开，参与者玩电子游戏，并被问及是否知道屏幕背景上显示的某些图像。

进行两次实验是团队必须做出的妥协，以促进托诺尼和德哈内阵营之间的共识。梅洛尼说：“我真的很钦佩他们两个，我认为他们都是非常优秀的科学家。”。但是，她补充道，“如果他们能给自己一个相互倾听的机会，世界会变得更美好”。托诺尼说，对抗性的合作让他更清楚地看到了其他理论。(Dehaene没有回应《自然》杂志的置评请求。)

另一种外交策略是与两位理论家进行单独的对话，将思想从一个“翻译”到另一个。Mudrik说：“我们的关键角色之一是找到一种共同的语言，以确保我们谈论的是同一件事。”

托诺尼承认这个项目有多么艰难，并赞扬了研究领导者——梅洛尼、穆德里克和俄勒冈州波特兰里德学院的心理学家迈克尔·皮茨——成功了。“他们投入了大量的时间和激情，而不是自己做实验，”他说。“他们做得非常出色。”

年轻的科学家特别热衷于寻找共同点。

在他的第一个数学量子场论博士学位期间，Kleiner对资深科学家之间的内讧感到沮丧。他说：“从外部来看，这个领域只是被认为没有取得好的进展，因为每个人都对其他方法的错误直言不讳。”。

当他决定攻读第二个博士学位时，这一次是在意识研究领域，他意识到该领域存在的紧张关系，但觉得人们总体上相处得很好。他说，社区对对抗性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。Kleiner对激烈的网络互动深感不安，决心做点什么。他不希望自己的新领域被人以与第一个领域相同的方式看待。“我知道这听起来很天真，但如果你不能弥合这种分歧，那么很多负面的事情就会随之而来。”

这封信发表后，Kleiner在2021年与人共同创立的数学意识科学协会的旗帜下，帮助组织了一场讨论意识科学未来的在线活动。但这一提议事与愿违，一些社区人士认为这是片面的。经过深思熟虑，活动的形式改为“虚拟咖啡和公开对话”，敦促参与者不要直接提及公开信。

另一个旨在帮助该领域走出困境的组织是地中海意识科学学会，该学会旨在激发不同学派学者之间的深入对话。该协会副主席Hirschhorn说，如果没有这样的互动，“你就有点陷入了做更多你知道的事情的循环”。

许多研究人员欢迎对抗性合作作为打破这些循环的一种方式。但他们是务实的：何说，这些结果不应该被视为支持或反对某一特定理论的决定性证据。尽管如此，它们正在生成有价值的数据。“它正在向该领域注入急需的资源，以进行一些非常扎实的大型合作研究。”

梅洛尼想知道，通过汇集对立的意见，对抗性的合作是否是最近动荡的部分原因。

当Cogitate的第一个实验结果出来时，Melloni和她的共同领导人并不感到惊讶，因为这两种理论的支持者无法就数据的含义达成一致。

理论中立的作者在预印本中介绍了这一发现，描述了实验如何以不同的方式挑战这两种理论。为每种理论辩护的小组都写了自己的讨论部分，介绍了他们对数据的解释，以及结果如何与他们的预测相吻合。

梅洛尼说，她最初培养了一种错误的希望，即理论家们会简单地接受结果，并根据数据认识到他们自己理论中的潜在缺陷。“如果我有一个遗憾的话，我想那就是我没能让他们看到他们的两个想法都有价值。”

但她在这一过程中的导师、诺贝尔奖获得者心理学家丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)警告她，双方都会全力以赴。卡尼曼首先提出了对抗性合作的想法。“他说：‘做好准备，他们不会改变主意’，”她回忆道。但他也告诉她，这并不重要，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，一个人会根据一两个问题改变主意，这会导致像意识这样复杂的话题“一开始就不可信”。

赫希霍恩认为，从某种意义上说，这场冲突是富有成效的。她说，尽管两极分化一直存在，但直到合作和信件迫使它公开，人们才明确讨论它。“我认为现在我们可以卷起袖子，着手解决这个问题了。”