揭開了意識之謎?神經科學家打賭輸給哲學家

【2023年06月26日訊】(記者林南編譯報導)一場長達25年的科學賭注結束了。

1998年,神經科學家克里斯托夫‧科赫(Christof Koch)與哲學家大衛‧查爾默斯(David Chalmers)打賭:大腦神經元產生意識的機制將於2023年被發現。6月23日在紐約市召開的意識科學研究協會(ASSC)年會上,兩人公開承認,這仍需持續探索,並宣布哲學家查爾默斯獲勝。

最終幫助解決這個賭注的是一項關鍵研究。該研究測試了關於意識神經基礎的兩個主要假設,其研究結果已在會議上公布。

「對我來說,這一直是一個相對不錯的賭注,對克里斯托夫來說,也是一個大膽的賭注。」哲學家查爾默斯說。但他也表示,這並不是故事的結局,最終會得到答案:「該領域已經取得了很多進展。」查爾默斯現任紐約大學心智、大腦和意識中心聯合主任。

一個很好的賭注

意識是一個人所經歷的一切——他們嚐到的、聽到的、感覺到的等等。查爾默斯說,意識賦予生活的意義和價值。

實驗室培養的大腦能變得有意識嗎?

儘管付出了巨大的努力,研究人員仍然不明白人類的大腦是如何產生意識的。「它一開始是一個非常大的哲學謎團。」查爾默斯補充道,「但多年來,它逐漸轉變,即使不是一個『科學』謎團,但至少我們可以通過科學來部分掌握。」

科赫是華盛頓州西雅圖艾倫腦科學研究所(AllenInstituteforBrainScience)的一位傑出研究員,他在20世紀80年代開始尋找產生意識的神經足跡。從那時起,他一直致力於識別「大腦中真正重要的部分」,他認為,「對於最終產生看到、聽到或想要的感覺來說,確實是必要的。」

當科赫提出這個賭注時,某些技術進步讓他對盡快解開這個謎團持樂觀態度。功能性磁共振成像(fMRI)可以測量大腦活動時發生的血流微小變化,這在實驗室中掀起了風暴。光遺傳學已經出現了,它使科學家能夠刺激非靈長類動物大腦中的特定神經元。科赫當時是位於帕薩迪納(Pasadena)加州理工學院的一名年輕助理教授。「所有這些技術都讓我著迷。」他說,「我想:25年後?沒問題。」

對抗性合作

多年來,這個賭注幾乎被遺忘了。也就是說,直到幾年前,斯德哥爾摩的一位科學記者佩爾‧斯納普魯德(Per Snaprud)重新提起了這一話題,他曾在1998年採訪過查爾默斯。

大約在那個時候,科赫和查爾默斯都參與了一個由位於巴哈馬拿騷(Nassau)的鄧普頓世界慈善基金會(TempletonWorldCharityFoundation)支持的大型項目,旨在加速意識研究。

該項目的目標是建立一系列「對抗性」實驗,通過讓競爭對手的研究人員合作研究設計來測試各種意識假設。「如果他們的預測沒有實現,這對他們的理論將是一個嚴峻的挑戰。」查爾默斯說。

其中一項實驗的結果在週五的ASSC會議上公布,該實驗涉及科赫和查爾默斯等幾位研究人員。

它測試了兩個主要假設:綜合信息理論(IIT)和全局神經元工作空間理論(GNWT)。

印度理工學院提出,意識是大腦中由特定類型的神經元連接形成的一種「結構」,只要某種體驗(例如看圖像)發生,該神經元連接就會保持活躍。這種結構被認為存在於大腦後部的後皮質中。另一方面,GNWT表明,當信息通過互聯網絡傳播到大腦區域時,意識就會產生。根據該理論,這種傳輸發生在體驗的開始和結束時,並涉及大腦前部的前額葉皮層。

六個獨立實驗室按照預先註冊的協議進行了對抗性實驗,並使用各種補充方法來測量大腦活動。其實驗結果尚未經過同行評審,與這兩種理論都不完全相符。

「這告訴我們,這兩種理論都需要修改。」參與研究的研究人員之一、德國法蘭克福的馬克斯‧普朗克實證美學研究所(Max Planck Institute for Empirical Aesthetics)的神經科學家露西婭‧梅洛尼(Lucia Melloni)說道,「每種理論的修正程度略有不同」。

未實現的預測

梅洛尼說,「關於IIT,我們觀察到的是,後部皮質的區域確實以持續的方式活動,包含信息。」她並補充說,這一發現似乎表明,該理論所假設的「結構」被觀察到,但研究人員並沒有發現大腦不同區域之間持續同步活動的證據。

人腦的特徵性皺紋有助於推動其工作方式。就GNWT而言,研究人員發現,意識的某些方面,但不是全部,可以在前額葉皮層中得到確認。此外,實驗發現了該理論倡導者所假設的證據,但只是在體驗的開始階段,而不是像預測的那樣,在結束時也是如此。

所以在實驗中,GNWT的表現比IIT差一些。「但這並不意味著IIT是真的,而GNWT不是。」梅洛尼說,它意味著支持者需要根據新的證據重新思考他們提出的機制。其它實驗正在進行中。

作為鄧普頓基金會倡議的一部分,科赫參與了在動物模型的大腦中測試IIT和GNWT的研究。而查爾姆斯正在進行另一個項目,評估其它兩種意識假說。

梅洛尼說,讓相互競爭理論的支持者們走到一起,並對獨立研究人員測試他們的預測持開放態度,這很罕見。「這需要很大的勇氣和對他們的信任」。她認為像這樣的項目對科學的發展至關重要。

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