吵翻了：科學家能否就意識是如何產生的達成一致？|《自然》長文

插圖: David Parkins

來源 | 自然系列

撰文 | Mariana Lenharo

神經科學家Lucia Melloni沒有料到，2018年，參加一次有關意識研究的會議會讓她回想起父母離婚的場景。就和她父母一樣，與會的學者們無法就任何問題達成一致。

這群神經科學家和哲學家在華盛頓州西雅圖的艾倫腦科學研究所（Allen Institute for Brain Science）召開會議，嘗試設計一種方法，實證地測試互相競爭的意識理論：這被稱為對抗性合作（adversarial collaboration）。

要設計一個讓人服氣的實驗太難了，“當然，每個人都在提出實驗，都是他們已經知曉預期結果的。”德國馬克斯-普朗克經驗美學研究所的Melloni說。她是這次合作的領導者，在此她重回童年，成為了中間人。

Melloni領導的合作專案是鄧普頓世界慈善基金會（一家設於巴哈馬拿騷的慈善組織）發起的五個專案之一。該慈善機構資助的研究包括精神、兩極分化和宗教等主題；2019 年，基金會承諾為這五個專案提供 2000 萬美元資助。

每一項合作的目的，都是透過讓科學家們提供證據支援一種理論，並證偽另一種理論的預測，從而推動意識研究向前發展。Melloni的研究小組正在檢驗兩種著名的觀點：整合資訊理論（IIT）與全域性神經元工作空間理論（GNWT），前者認為意識等同於人腦等系統產生的“整合資訊”的程度；後者認為當資訊透過專門的網路或工作空間在整個大腦中傳播時，感知和思想等精神內容就會成為意識。Melloni和其他領導者不得不在主要理論家之間斡旋，幾乎不會請他們共處一室。

他們為促成合作所付出的努力，反映出了該領域嚴重撕裂的現狀。

一個問題是，意識對不同的人含義也不盡相同。例如，一些研究人員專注於主觀體驗——身為你我是何種體驗。另一些人則側重意識的功能——意識所帶來的認知過程和行為。這些差異阻礙了對不同觀點進行比較。

然後，那封著名公開信出現了。去年9月，100多名研究人員聯署了一封信，作為預印本釋出。信中作者對IIT進行了批判，認為它的預測是無法檢驗的，並將其稱為偽科學[1]。這封信恰好在Melloni的合作成果剛釋出之後發表。

混亂隨之而來。這封信遭致其他科學家反擊，他們認為這樣的攻擊會加劇分歧，損害整個領域的信譽。一些署名者稱收到了隱含威脅的陰森電郵。社交媒體上指責性的推文讓雙方研究人員都輾轉難眠。甚至有人考慮徹底離開科學界。

年輕的研究人員尤其擔心這種爭吵氛圍。德國慕尼黑大學研究意識問題的數學家Johannes Kleiner說，他們擔心領域內這種怒衝衝的爭吵，可能在外界看來是陷入僵局，從而影響外界資金的投入。

儘管面臨這些挑戰，許多人還是期待著意識科學的未來。對抗性合作的領導者們表示，他們的模式已經在幫助推動這一領域的發展，哪怕只是一小步。而且，不是隻有他們對意識理論進行了廣受推薦的實證測試。過去二十年裡這樣的實驗已經做了數百個，標誌著該領域走向成熟。

其他研究資助機構同樣也在關注這一課題：去年6月，美國國立衛生研究院召開了為期三天的意識研究前沿會議。

新一代的研究人員正在努力推動有意義的對話和思想的開放。以色列特拉維夫大學（Tel Aviv University）的神經科學家Rony Hirschhorn說：“比起競爭，我們更應明白科學是一項團隊工作。這也許很天真，但我的樂觀主義就是期待我們能超越當下的狀況。”

爭取合法性

解釋大腦產生主觀體驗的理論多達幾十種，除了哲學興趣之外，我們還有充分的理由想要更全面地瞭解這個問題。例如，在醫學領域，它可以幫助診斷無反應患者是否有意識；在人工智慧領域，它可以幫助研究人員瞭解機器出現意識需要哪些條件。

但多年來，意識並沒有被視為一個嚴肅的科學課題。美國卡內基梅隆大學理論計算機科學家Lenore Blum說：“直到大約30年前，研究意識都是禁忌，這是有原因的。”她是慕尼黑數學意識科學協會的主席。她說，當時沒有很好的技術能用非侵入方式研究意識。

就在1990 年（大腦掃描技術功能性磁共振成像就出現在這段時間），一篇頗具影響力的論文改變了這個領域。諾貝爾獎獲得者、生物學家Francis Crick和神經學家Christof Koch（現就職於艾倫腦科學研究所）撰文指出，“進軍意識神經基礎的時機已經成熟[2]。”

從那時起，哲學家和神經科學家提出了許多理論來解釋主觀體驗（所謂“意識的難點問題”）以及注意力和覺醒（“簡單問題”）等的生理基礎[3]。英國牛津大學的數學家Jonathan Mason在一項未發表統計中發現了30多種理論。

有幾種理論特別有影響力（見“意識理論”）。其中包括Melloni正在幫助驗證的兩種：IIT，由威斯康星大學麥迪遜分校的神經科學家Giulio Tononi提出；GNWT，是法國INSERM-CEA認知神經成像中心主任Stanislas Dehaene的理論。

來源：A. K. Seth & T. Bayne Nature Rev. Neurosci. 23, 439-452 (2022)

其他主流理論包括一組被稱為“高階理論（HOT）”的觀點，認為要想獲得有意識的體驗，就必須在高階腦區將內容整合成一種元表徵。另一個著名的概念是迴圈處理理論（RPT），它認為意識需要一個資訊流和反饋的迴圈。對這一理論的研究主要集中在大腦的視覺區域，但同樣的觀點也應適用於其他感覺，如聽覺或嗅覺。

Hirschhorn說，檢驗這些理論預測的實證研究在變得越來越嚴謹複雜，但科學經常如此——許多測試研究者都與被測試的觀點有所關聯，這就容易產生確認偏見。因此，理論的發展一直是孤立的。

紐約大學格羅斯曼醫學院的神經學家何碧玉說：“在過去的30年裡，一些理論佔據主導地位，當挑戰性的結果出現時，他們就會修改理論，以適應這些新發現。”她認為從這個意義上說，對抗性合作正在撼動這個領域。而她正在領導另一項這樣的合作，測試RPT和兩個版本的HOT。

領導這類研究的一些科學家說，某些著名理論的支持者有時會讓測試更具對抗性，而不是合作性。何碧玉說，這並不適用於所有的合作，一定程度上取決於理論之間有多容易相互比較。但人們說有些理論家個性張揚，值得注意的是，他們大多是男性。何碧玉說：“我不認為這是因為女性沒做重要的研究，我認為這主要是因為有些人更願意站出來，談論宏大的理論”。

外交速成班

特拉維夫大學的神經科學家Liad Mudrik還記得她參加西雅圖會議時是多麼興奮，這次會議促成了IIT與GNWT之間的合作，並被命名為Cogitate。她說：“我記下了人們所說的一切，我對整個過程感到非常興奮。”

在飛回以色列的途中，作為專案共同負責人的她，根據討論結果起草了一份實驗設計，並迅速發給了同事。她說：“當時我太天真了。”從那一刻到他們真正完成設計花了十個月。

研究小組激烈辯論要研究意識的哪些方面和使用何種方法，最終確定了兩個實驗，兩派理論擁躉各選一個喜歡的。研究小組根據每種理論制定了一份預測清單，列出了被試在接受三種類型的大腦掃描時大腦中可能觀察到的現象。研究人員還商定了每種理論在每項任務中的合格或不合格標準。

去年6月於紐約舉行的一次活動中，神經科學家Christof Koch（右）輸掉了與哲學家David Chalmers之間長達25年的賭約：科學將在2023年之前破解意識的神經學基礎。（見往期推文：大腦如何產生意識？神經科學家的預言輸給了哲學家

在第一個實驗中，研究人員向被試展示了一系列圖片和符號，並要求他們報告某些圖片出現的時間。

根據IIT，這一任務會持續啟用大腦後部，資料顯示正是如此。然而，後部皮層的大腦區域之間只有短暫的同步活動，而假設中描述的持續同步活動。

GNWT預測前額葉皮層會在任務過程中被啟用，研究小組確實證實了這一點。但沒有證據表明該區域包含有關物體方位的資訊，而這正是意識體驗的一部分，也是該理論所期望的。實驗還發現了GNWT所假設的全域性傳播的證據，但只出現在體驗初期，而非如預測般出現在結束時。首次實驗的結果已於去年在預印本中公佈[4]。

第二個實驗（結果尚未發表）中，被試在玩電子遊戲時被問及是否注意到螢幕背景上顯示的某些影像。

為了讓Tononi陣營和Dehaene陣營達成共識，研究小組不得不做出妥協，開展了這兩項實驗。Melloni說：“我非常欽佩他們兩位，我認為他們都是非常優秀的科學家。”但她補充道，“如果他們能給自己一個傾聽對方意見的機會，事情會更好。”Tononi說對抗性合作讓他更清楚地看到其他理論。(Dehaene則沒有回應Nature的評論請求）。

另一種外交策略是分別與兩位理論家進行對話，將他們的觀點“翻譯”給對方聽。Mudrik說：“我們的一個關鍵作用是找到共同語言，確保我們談論的是同一件事。”

Tononi承認這個專案非常艱鉅，並稱贊研究負責人（Melloni、Mudrik和俄勒岡州波特蘭裡德學院的心理學家Michael Pitts）為實現專案所做的努力。他說：“他們在自己的實驗外投入大量的時間和熱情，做得非常出色。”

陷入交火

年輕的科學家尤其希望找到共同點。

在攻讀第一個博士學位（數學量子場論）期間，Kleiner對資深科學家之間的內部衝突感到沮喪。他說：“外部認為這個領域沒什麼進展，因為每個人都在大肆宣揚別人的方法是錯誤的。”

當他決定攻讀第二個博士學位（意識領域）時，他意識到這個領域中也存在緊張關係，但覺得人們普遍相處得不錯。他說，領域內對這種對抗性合作產生有用資料的潛力充滿希望。但公開信打破了這些希望。劍拔弩張的線上互動讓Kleiner深感不安，他決心做點什麼。他不希望自己的新領域也被人用上一個領域的眼光看待。他說，“我知道這聽起來很天真，但如果不能消除這種分歧，後續壞事將接踵而至。”

在公開信發生後，Kleiner幫忙組織了一次討論意識科學未來的線上活動，這項活動以他2021年共同創立的數學意識科學協會的名義舉辦。但這一提議事與願違，領域中的一些人認為它是片面的。經過再三考慮，活動形式改為“虛擬咖啡與公開對話”，參與者被要求不要直接提及公開信。

另一個旨在幫助該領域打破各自為政局面的組織是地中海意識科學學會，該學會旨在激發不同學派學者進行深入對話。Hirschhorn是該學會的副主席，她說，“如果沒有這樣的交流，你多少是在自己已經知道的東西里打轉。”

對手還是夥伴？

許多研究人員歡迎對抗性合作，認為這是打破這些迴圈的一個方法。但他們也很務實，這些結果不應被視為支援或反對某一理論的確鑿證據，何碧玉說。儘管如此，他們獲得了寶貴的資料。“這為該領域提供了急需的資源，來開展大型紮實的合作研究。”

Melloni則想，對抗性合作是否部分造成了近期的動盪，因為它在彙集對立的意見。

當 Cogitate 的第一個實驗結果出來後，這兩種理論的支持者們無法就資料的含義達成一致，Melloni和其他領導者們對此並不意外。

理論中立的作者在預印本中介紹了研究結果，描述了實驗如何以不同的方式對兩種理論提出質疑[4]。兩組人都撰寫了各自的討論部分，介紹他們對資料的解釋以及結果如何與各自預測相吻合。

Melloni說，她起初抱有一種不切實際的希望，認為理論家們會輕易接受結果，並根據這些資料認識到自己理論中的潛在缺陷。“我遺憾的就是沒能讓他們看到兩方的觀點都有其價值。”

但她在這個過程中的導師，最初引入對抗性合作概念的心理學家、諾獎得主Daniel Kahneman，曾提醒她說雙方都會固執己見。她回憶說：“他說：‘你要做好準備，他們不會改主意的’。”但他也告訴她，這並不重要，隨著時間的推移，新的證據將有助於改變領域內其他研究人員的想法。Tononi說，在意識這麼複雜的課題上，指望有人會因為一兩個結果就改變想法，這“本來也不太會”。

Hirschhorn認為，從某種意義上說，衝突是有成效的。她說，雖然兩極分化一直存在，但在合作以及公開信使之擺上檯面之前，人們並沒有明確討論過這個問題。“我認為，現在我們可以真正捲起袖子幹活兒了。”

參考文獻：

1.Fleming, S. M. et al. Preprint at PsyArXiv https://osf.io/preprints/psyarxiv/zsr78 (2023).

2.Crick, F. & Koch, C. Semin. Neurosci. 2, 263–275 (1990).

3.Chalmers, D. J. J. Conscious. Stud. 2, 200–219 (1995).

4.Cogitate Consortium. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2023.06.23.546249 (2023).

原文以The consciousness wars: can scientists ever agree on how the mind works?標題發表在2024年1月17日《自然》的新聞特寫版塊上

© nature

doi: 10.1038/d41586-024-00107-7

版權宣告：

本文由施普林格·自然上海辦公室負責翻譯。中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。歡迎轉發至朋友圈，如需轉載，請郵件[email protected]。未經授權的翻譯是侵權行為，版權方將保留追究法律責任的權利。

本文轉載自公眾號“自然系列”（ID：nature-portfolio）