克里斯托夫·科赫與大衛(wèi)·查爾默斯，25年前二人賭定研究人員會(huì)在現(xiàn)在之前弄清楚大腦實(shí)現(xiàn)意識(shí)的機(jī)制。這個(gè)探索仍在繼續(xù)。

圖1 大衛(wèi)·查爾默斯（左）和克里斯托夫·科赫于6月23日在紐約市見面見證了他們的賭局。圖片來源：Jesse Winter/Nature

一項(xiàng)為期25年的科學(xué)賭注畫上了句號(hào)。1998年，神經(jīng)科學(xué)家克里斯托夫·科赫與哲學(xué)家大衛(wèi)·查爾默斯打賭，到2023年之前會(huì)發(fā)現(xiàn)大腦神經(jīng)元產(chǎn)生意識(shí)的機(jī)制。兩位科學(xué)家于今年的6月23日在紐約市舉行的年度意識(shí)科學(xué)研究協(xié)會(huì)（ASSC）會(huì)議上公開表示：宣布查爾默斯為贏家，并且認(rèn)為這是一個(gè)需要持續(xù)進(jìn)行的探索。最終決定賭局的是一項(xiàng)測試關(guān)于意識(shí)神經(jīng)基礎(chǔ)的兩個(gè)主要假設(shè)的研究，其結(jié)果在會(huì)議上進(jìn)行了揭示。

查爾默斯說：“對我來說這個(gè)賭約是不錯(cuò)的，對克里斯托夫來說這或許是一個(gè)大膽的賭約?！彼€表示，這并不是故事的終結(jié)，答案最終會(huì)出現(xiàn)：“領(lǐng)域里已經(jīng)取得了很多進(jìn)展。”

這篇新聞，發(fā)表在最新的一篇Nature 的 News上。

1.偉大的賭約

圖2 實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的腦部結(jié)構(gòu)可以獲得意識(shí)嗎？

意識(shí)是人所體驗(yàn)（experience）的一切——包括味覺、聽覺、感覺等等。這是賦予我們生活意義和價(jià)值的東西， “盡管進(jìn)行了巨大的努力，但研究人員仍不了解人類大腦如何產(chǎn)生了意識(shí)”， 查爾默斯補(bǔ)充說，“它一開始是一個(gè)非常大的哲學(xué)謎團(tuán)，然而多年后，它逐漸變成一個(gè)我們可以從科學(xué)上部分掌握的“科學(xué)謎團(tuán)”。

科赫是華盛頓州西雅圖艾倫腦科學(xué)研究所的榮譽(yù)研究員，在20世紀(jì)80年代開始尋找意識(shí)的神經(jīng)基礎(chǔ)。從那時(shí)起，他一直致力于確定“大腦中真正必需的、必要的組成部分——能產(chǎn)生視覺、聽覺或渴望的感覺”。

技術(shù)方面的蓬勃發(fā)展讓科赫提出這個(gè)賭約時(shí)非常樂觀，功能性磁共振成像（fMRI）開始廣泛應(yīng)用，它可以測量大腦活動(dòng)時(shí)血流變化。光遺傳學(xué)也已經(jīng)問世，這使得科學(xué)家可以調(diào)控大腦中的特定神經(jīng)元。當(dāng)時(shí)的科赫還是加州理工學(xué)院的年輕助理教授。他說：“我被這些技術(shù)深深吸引，所以我認(rèn)為25年之后一定能解決謎團(tuán)。”

2.對抗性的合作

圖3 研究人員希望今年能了解神經(jīng)元是如何驅(qū)動(dòng)意識(shí)的。圖片來源：Torsten Wittmann 博士/科學(xué)圖片庫

這一個(gè)幾乎快被遺忘的賭局。但是在幾年前，一位位于斯德哥爾摩的名叫帕·斯納普魯?shù)碌目茖W(xué)記者將其重新搬到臺(tái)面，他在1998年采訪了查爾默斯，這次采訪的錄音使查爾默斯和科赫回想起他們在賭約中設(shè)定的條件，以及他們打賭的一箱葡萄酒。

就在那個(gè)時(shí)候，兩位研究人員都參與了一個(gè)由巴哈馬納索的Templeton基金會(huì)支持的大型項(xiàng)目，通過讓競爭性的研究人員合作設(shè)計(jì)一系列“對抗性”實(shí)驗(yàn)，測試有關(guān)意識(shí)的各種假設(shè)。“如果假設(shè)沒有被論證，將對支撐其理論構(gòu)成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)”，查爾默斯說。

圖4 解碼意識(shí)的神經(jīng)科學(xué)

科赫和查爾默斯等多名研究人員參與的一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果于星期五在ASSC會(huì)議上公布。該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩種主要假設(shè)：集成信息理論（IIT）和全局網(wǎng)絡(luò)工作區(qū)理論（GNWT）。IIT提出，意識(shí)是大腦中由特定類型的神經(jīng)連接形成的一種“結(jié)構(gòu)”，在某種體驗(yàn)（例如觀看圖像）發(fā)生時(shí)一直活躍，這個(gè)結(jié)構(gòu)被認(rèn)為存在于大腦的后部皮層。GNWT則認(rèn)為意識(shí)是當(dāng)信息通過相互連接的網(wǎng)絡(luò)傳到大腦的區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的。根據(jù)該理論，這種傳遞發(fā)生在體驗(yàn)（experience）開始時(shí)和結(jié)束時(shí)，并涉及大腦前額葉皮層的參與。

六個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了對抗性實(shí)驗(yàn)，均按照預(yù)先注冊的方案進(jìn)行，并使用各種互補(bǔ)的方法來測量大腦活動(dòng)。這些尚未經(jīng)過同行評審的結(jié)果與兩種理論都不完全吻合。

“這說明兩種理論都需要修正，” 德國法蘭克福馬克斯·普朗克實(shí)證美學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家Lucia Melloni說道，她是參與其中的研究人員之一，“但修正程度略有不同?！?/p>

3.預(yù)測未能實(shí)現(xiàn)

圖5 在紐約舉行的意識(shí)年會(huì)上，科赫將一箱美酒搬到臺(tái)上，作為對查爾莫斯賭輸?shù)难a(bǔ)償。

關(guān)于IIT的研究表明，后部皮層的區(qū)域確實(shí)包含了持續(xù)性信息，這似乎表明了理論所假設(shè)的“結(jié)構(gòu)”。但研究人員并未發(fā)現(xiàn)大腦區(qū)域之間的持續(xù)同步，這與先前的假定不符。GNWT這邊，研究人員發(fā)現(xiàn)一些意識(shí)的方面（但不是全部）可以在前額葉皮層中得到識(shí)別。此外，實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了該理論的傳播效應(yīng)，但僅出現(xiàn)在體驗(yàn)（experience）開始時(shí)，并沒有如假設(shè)那樣在結(jié)束時(shí)也出現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中，GNWT的結(jié)果比IIT稍差。Melloni表示：“這并不意味著IIT是正確的GNWT是錯(cuò)誤的?！敝С终邆冃枰獙ふ倚碌淖C據(jù)并重新思考機(jī)制假設(shè)。

圖6 人類大腦特有的褶皺幫助大腦工作方式

還有其他的實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。

作為Templeton基金會(huì)的倡議的一部分，科赫參與了一項(xiàng)在測試IIT和GNWT的動(dòng)物模型中的研究；查爾默斯正在進(jìn)行另一個(gè)項(xiàng)目，評估意識(shí)的另外兩個(gè)假設(shè)。

競爭性理論的支持者們能夠坐下來并愿意接受獨(dú)立研究人員對他們的預(yù)測進(jìn)行測試，這是非常罕見且需要勇氣和信任的。Melloni認(rèn)為，像這樣的項(xiàng)目對于科學(xué)的進(jìn)步至關(guān)重要。

至于賭約，科赫不愿承認(rèn)失敗，但在年度意識(shí)大會(huì)前一天，他購買了一箱上等的葡萄牙產(chǎn)的葡萄酒，以此表達(dá)他的承諾。他會(huì)考慮再來一次賭博嗎？他說：“我愿意加倍下注從現(xiàn)在起25年是可以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榧夹g(shù)正在變得更好，而且，鑒于我的年齡，我想不能再等待太久了。”

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/d41586-023-02120-8

Lenharo M. Decades-long bet on consciousness ends – and it's philosopher 1, neuroscientist 0. Nature. 2023;619(7968):14-15. doi:10.1038/d41586-023-02120-8

編譯作者：gaotoutou（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）



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