大脑如何产生意识？神经科学家的预言输给了哲学家

2023-08-06 14:08

25年前，Christof Koch向David Chalmers打赌25年后的研究人员肯定能解释大脑是如何产生意识的。但这个问题至今仍没有答案。

文章来源｜公众号“Nature Portfolio”

原文作者｜Mariana Lenharo

一场25年的科学赌约终于尘埃落定。1998年，神经科学家Christof Koch向哲学家David Chalmers打赌，他预言到2023年一定会发现大脑神经元产生意识的机制。6月23日，两位科学家在纽约举行的国际意识研究协会（ASSC）年会上公开承认，这个问题的答案还没有找到，Chalmers赢得了胜利。

最终决定输赢的是一项关键研究，该研究测试了关于意识神经基础的两个主流假说，研究的最终结果在这次的年会上宣布。

David Chalmers（左）和Christof Koch于6月23日在纽约见面，完成了他们之间的赌约。来源：Jesse Winter for Nature

Chalmers目前是纽约大学心智、大脑和意识研究中心的联合主任，他说：“打这个赌对我来说是有利的，对Christof来说则是冒险的。”但他表示，这还没有结束，答案最后一定会找到：“该领域已经取得了很大的进展。”

大赌一把

意识是指一个人的所有体验——味觉、听觉、感觉等等。Chalmers说，意识是让我们的生命变得有意义和有价值的东西。

尽管研究人员付出了巨大努力和长达25年的赌期，但我们仍然不明白大脑是如何产生意识的。“它一开始是一个哲学性谜题，”Chalmers说，“后来逐渐变成了一个‘科学性’谜题，或至少可以说我们在科学上有了一定研究的谜题。”

Koch是美国西雅图艾伦脑科学研究所的荣誉研究员，他从1980年代就开始研究意识的神经足迹。自那以后，他一直在寻找“大脑中起决定作用的零件，也就是对最终产生视觉或听觉或欲望感受非常重要的零件。”

Koch当时提出要打赌，是因为一些技术上的进步使他相信解开这个谜题不需要太久。功能性磁共振成像（fMRI）技术的出现让所有实验室为之一振，该技术能测量血流随脑活动发生的微小变化。能让科学家模拟非人灵长类等动物大脑特定神经元集群的光遗传学技术也引发了关注。年轻的Koch当时是加州理工学院的一名助理教授。“这些技术让我大开眼界，”他说，“我当时想，再过25年？那肯定没问题。”

对抗性合作

后来，这场打赌基本被人淡忘了。直到几年前，1998年采访过Chalmers的斯德哥尔摩科学记者Per Snaprud又提起了这件事。他的采访录音让这两位科学家想起了他们的赌约以及赌输的人要赔另一人一箱红酒。

当时，Koch和Chalmers都参与了总部在巴哈马拿骚的邓普顿世界慈善基金会资助的一个大型项目，该项目旨在加速意识研究的进度。

该项目的目标是开展一系列“对抗性”实验，来测试关于意识的不同假说，方法是通过让互为竞争的团队合作设计研究计划。Chalmers说：“如果他们的预测不成立，这就会成为对他们理论的严峻挑战。”

其中一项实验有多名研究人员参与，包括Koch和Chalmers，研究结果不久前在ASSC年会上揭晓。该试验测试了两个主流假说：整合信息理论（Integrated information theory，IIT）和全局工作空间理论（global network workspace theory，GNWT）。IIT理论认为，意识是大脑中由一类特定神经元连接形成的“结构”，在某种体验进行的过程中一直处于激活状态，比如在看一张图像时。这种结构被认为存在大脑后部的后皮质中。而GNWT理论认为意识是在信息通过一个互联网络传播到脑部区域时产生的。根据该理论，这种传播发生在某次体验的开始和结束，由大脑前部的额前皮质参与。

6个独立实验室分别开展了这项对抗性实验，按照统一的预注册实验计划并使用了各种互补的实验方法来测量脑活动。实验结果——尚未经过同行评审——与这两个理论都无法完全匹配。

“这告诉我们两个理论都需要修正，”参与该研究的马克斯·普朗克经验美学研究所的神经科学家Lucia Melloni说，但每个理论需要修正的程度略有不同。”

预测失误

Melloni说：“就IIT理论而言，我们确实观察到了后皮质会持久地保存一些信息，”并指出研究结果似乎暗示了在研究中观察到了该理论假设的这种“结构”。至于该理论预测的不同脑区间持续同步的现象，研究团队则没有找到这方面的证据。

在纽约市举行的年会上，Koch将一箱优质葡萄酒带到舞台上，作为输掉赌注对Chalmers的补偿。来源：Jesse Winter for Nature

至于GNWT理论，研究团队发现，意识的某些方面或能在额前皮质中找到，但不是全部方面。此外，这些实验还发现了该理论支持者假设的信息传播的证据，但这只存在于体验的开始，而不是理论预测的开始和结束都有。

因此，GNWT理论在实验中的表现比IIT理论略差一些。Melloni说：“但这不表示IIT就是对的，GNWT是错的。”这里的意思是支持者需要在新的证据下重新思考这背后的机制。

其他实验也在进行中。作为邓普顿世界慈善基金会项目的一部分，Koch参与了使用动物模型大脑检验IIT和GNWT的研究。Chalmers正在参与的另一个项目也在评估关于意识的其他两个假说。

一般来说，竞争理论的支持者是不愿意一起坐下来，让独立研究团队来测试的他们各自预测的，Melloni说道，“这需要很大的勇气，也需要对这些团队非常信任。”但她认为这类合作对于推进科学是必不可少的。

至于这次打赌，Koch不太愿意承认他输了，但就在ASSC的前一天，他带了一箱葡萄牙红酒来履行他的承诺。他还愿意再赌一把吗？“我愿意，”他说，“从现在起的25年后是可能的，因为技术一直在进步，而且我的年龄等不到25年之后了。”

原文以Decades-long bet on consciousness ends — and it’s philosopher 1, neuroscientist 0标题发表在2023年6月24日《自然》的新闻版块上

© nature

doi: 10.1038/d41586-023-02120-8

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本文转载自公众号“Nature Portfolio”（ID: nature-portfolio）

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来源: qq

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