两大意识理论对决：首轮结果出炉

几年前在纽约的一场活动上，著名神经科学家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）把一瓶上好的马德拉酒送给了哲学家大卫·查尔默斯（David Chalmers）。查尔默斯赢得了一场持续了四分之一世纪的赌局，打赌的内容有关意识，或者说我们对意识的理解。

早在1998年，这位哲学家就与这位神经科学家打了个赌：在接下来的25年里，科学仍然无法在大脑中定位意识的“中心”。赌注是一箱优质葡萄酒。现在看来，哲学家赢了。但如果没有意识研究者和理论家们的非凡努力，这一结果也不会这么清晰。

这一让步背后，是一项被称为“对抗性合作”（adversarial collaboration）的深入研究成果。这项合作比较了两种主流的意识理论，并通过严格的实验数据进行测试。在最近发表于《自然》杂志的一篇论文中，我们终于可以更详细地了解这项工作的过程。

这项合作被昵称为“COGITATE”，它对比了两种意识理论：一种是由认知神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂（Stanislas Dehaene）提出的“全局神经工作空间理论”（Global Neuronal Workspace Theory, GNWT），这一理论认为意识是信息在大脑广泛区域之间传播的结果；另一种是神经科学家朱利奥·托诺尼（Giulio Tononi）提出的“整合信息理论”（Integrated Information Theory, IIT），该理论认为意识来自于大脑网络内部的因果力量。

在这次对抗性合作中，这两种理论的主要提出者坐到了一起，还有其他参与并领导该项目的研究人员（向他们致敬），共同设计实验，试图找出能够区分这两种理论的证据——最好是支持其中一个、挑战另一个。要想根据理论做出明确预测，并设计出足够好的实验来验证这些预测，本就不是一件容易的事。尤其是在意识研究中，更加困难，因为——正如哲学家蒂姆·贝恩（Tim Bayne）和我曾指出的——这些理论常常基于不同的假设，试图解释的内容也不完全相同，即使表面上它们都声称是在解释“意识”。

COGITATE联盟最终确定的预测非常清晰，令人钦佩。这些预测聚焦于与有意识感知相关的神经活动，具体来说，是利用最新的机器学习方法，研究大脑中哪些区域、在什么时间可以解码出视觉体验的信息。这些预测将在一项实验中进行验证：参与者只需观看不同类型物体的图像，图像呈现时间长短不一，同时记录他们的大脑活动。

如果稍作简化的话，GNWT预测的是：大脑前部区域（即“工作空间”）会有显著参与，图像（刺激）出现和消失时会引发强烈的脑反应。而 IIT则预测，在每个刺激持续期间，大脑后部的某个区域——被称为“后部热点区”（posterior hot zone）——会表现出持续的活动。

需要强调的是，虽然这些预测是基于各自的理论提出的，但它们并没有真正检验这些理论的核心主张。这有些可惜，但也是为了让这两种理论在实验中具备可比性的必要“代价”。不过，这些预测确实可以用来检验两种理论在大脑中的生物学实现方式。

实际上，即使在任何实验数据收集之前，人们就已经明白：不会有哪种理论会被彻底推翻，也不会有哪种被确认为“唯一正确”的意识理论。对科学哲学家来说，这样的结果并不意外。几十年前， “杜恒-奎因论题”（Duhem-Quine thesis）就指出：理论几乎不可能被单一实验证伪，因为总可以找到某种理由解释为什么结果没有如预期发生。而当下很受关注的哲学家伊姆雷·拉卡托什（Imre Lakatos）也有类似观点，他认为，即使理论的核心部分难以直接验证，我们仍可以根据它是否能提出具有解释力的、可检验的预测，来判断其价值。

COGITATE是一项庞大而复杂的研究，涵盖了许多发现。简单粗暴地总结一句：没有赢家，也没有败者。正如《自然》杂志上的论文所说，研究结果“在某些方面与 IIT 和 GNWT 的预测一致，但也实质性地挑战了两种理论的关键主张”。

那我们从这项巨大努力中到底学到了什么？有些人可能会觉得，这研究既没推翻谁、也没验证谁，是在浪费时间和金钱。但这种看法是错误的。我从中总结出三个重要的启示。

第一，在我看来，最有趣的实验结果正是那些与理论预测不符的部分。与 IIT 的预测相反，研究人员没有在关键的“后部热点区”中发现持续的神经同步活动（尤其是所谓的 γ 波段）。而与GNWT的预测相反，当有意识的感知停止时，大脑“工作空间区域”也没有出现明显的“关闭反应”。这些结果对理论提出了挑战：也许是原来的预测没能忠实反映理论的核心要素，也可能是实验数据本身不足以捕捉想要的现象，甚至可能说明理论本身需要修正。不管是哪种情况，预测被证伪时，往往比被证实时带来更多的思考和进步。

第二，这种研究方式本身就推动了科学进展。COGITATE的一个显著特点是它对“开放科学”原则的严格执行。实验预测事先就进行了公开登记，也就是说，在实验开始前就把预测写出来并发表，避免事后调整数据以配合理论。数据的采集由与理论无关的实验室完成，使用了多种脑成像技术，还进行了独立重复实验。这使得这组数据特别坚实可靠，而且是完全公开的，未来肯定会激发很多有趣的后续研究。值得强调的是，这些优点，尤其是预登记和数据透明，不仅适用于像COGITATE这样的大项目。所有科学家都可以采取这样的方式，而且我们应该这样做。

第三，人的观念改变得很慢，有时甚至根本不会改变。如果把COGITATE拍成电影，结尾可能会是某位主角在经历一番内心挣扎后承认失败，反思自己怎么会错得这么离谱。（这其实和现实中科赫把酒交给查尔默斯的场面有几分相似——虽然反思方式不同！）但如果回想一下杜恒-奎因论题，就不难理解：一个理论的核心支持者，不太可能因为一次实验结果就彻底改变态度。不过，这未必是坏事。科学本来就依赖于思想多元和对不确定性的系统性质疑。已故诺贝尔经济学奖得主、也是COGITATE 项目顾问之一的丹尼尔·卡尼曼（Daniel Kahneman）曾说过：即便参与者的立场没有改变，对抗性合作依然有其重要价值。为什么？因为旁观者，也就是我们这些圈外人，可能会因此改变看法，而整个学术界也能借此向前迈进。

COGITATE的成果远不止于此，这里实在难以一一概括。作为一个也曾参与另一项对抗性合作研究（INTREPID 项目，对比 IIT 与另外两个理论——“主动推理”（active inference）和“神经表征主义”（neuro-representationalism）——敬请期待成果！），我由衷感谢 COGITATE 项目的三位负责人——神经科学家露西亚·梅洛尼（Lucia Melloni）、利亚德·穆德里克（Liad Mudrik）和迈克尔·皮茨（Michael Pitts）——他们为如何进行这种大规模项目树立了典范。而这种方法论上的榜样，或许才是这项合作最持久的价值所在。

不过，自从COGITATE的初步结果在 2023 年“意识科学研究协会”（Association for the Scientific Study of Consciousness）纽约年会上公布之后，围绕 IIT 是否算是“科学理论”本身，在公众领域引发了一场激烈争论。正如神经科学家阿莱克斯·戈麦斯-马林（Àlex Gómez-Marín）和我最近写道的那样，我们认为把 IIT 指责为“伪科学”是站不住脚的，但我们也认为 IIT 的辩护方式并不令人满意。这场学术冲突本身也提醒我们：将宏大的理论放进实验框架里检验，其价值不仅在结果，更在过程。

对抗性合作虽然漫长又艰难，但它代表了一种不同的科研方式。它是“对抗性”的，但不必是“敌对的”。这当然不是科学进步的唯一路径，但它带来了许多独特的益处。正如卡尼曼所说，对抗性合作是一种“非愤怒的科学”，这本身就是一件值得珍视的事。

封面：GPT 4o

原文：https://nautil.us/inside-the-big-bet-on-consciousness-1207750/

本文来自微信公众号 “神经现实”（ID：neureality），作者：Anil Seth；译者：EY，36氪经授权发布。