在纽约的一次聚会上,知名神经学家克里斯托夫·科赫向哲学家大卫·查尔默斯赠送了一瓶优质的马德拉酒。查尔默斯在一场历时超过四分之一个世纪的赌局中获胜,这场赌局的主题是关于意识,亦即我们对意识的认知。
自1998年起,那位哲学家便与那位神经科学家展开了一场赌约:未来25年内,科学界恐怕仍无法在大脑中精确找出意识的核心所在。他们以一箱上乘葡萄酒作为赌注。如今,哲学家似乎已赢得了这场赌局。然而,若非意识研究领域内的研究者与理论家们付出了卓越的辛勤努力,这一结论恐怕不会如此明确。
在这一妥协的背后,蕴藏着一项被称作“对抗性合作”的详尽研究成果。该研究对比了两种主流的意识理论,并借助严谨的实验数据进行了验证。在《自然》杂志最新发表的一篇论文中,我们得以更深入地掌握这项研究的具体过程。
这项合作项目被赋予了一个昵称——“COGITATE”,它主要对两种关于意识的科学理论进行了比较。其中一种理论是由认知神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂所提出的,名为“全局神经工作空间理论”(GNWT),该理论主张意识是大脑不同区域间信息传递的产物;另一种理论则是由神经科学家朱利奥·托诺尼提出的“整合信息理论”(IIT),该理论认为意识源于大脑网络内部因果关系的力量。
在此次竞争性协作过程中,这两大理论的创始人齐聚一堂,同时还有众多参与并引领此项目的科研人员(对他们表示敬意),他们共同策划实验,力求找到能区分这两种理论的实证——最好是支持一方、质疑另一方。基于理论进行精准预测,并精心设计实验以验证这些预测,这本身便是一项颇具挑战的任务。在意识研究领域,这一点尤为棘手,因为——正如哲学家蒂姆·贝恩(Tim Bayne)和我曾经指出过的——这些理论往往建立于不同的前提之上,它们试图阐释的现象也并不完全一致,尽管它们表面上都声称自己在阐释“意识”。
COGITATE联盟所做出的预测结果明确且令人赞叹。这些预测主要针对与意识感知相联系的神经活动展开,特别是通过运用前沿的机器学习技术,探究大脑中哪些特定区域、在何时能够解析出视觉体验的相关信息。这些预测将通过一项实验得到验证:实验参与者需要观察不同种类的物体图像,而这些图像的展示时长各不相同,同时,研究人员将记录下他们的脑部活动。
若进行简略概述,GNWT的预测内容为:大脑的前部区域,也就是所谓的“工作空间”,在图像(刺激)显现与消逝的过程中,将引发明显的脑部反应。与此同时,IIT的预测则是,在每一个刺激的持续期间,大脑的后部区域——即所谓的“后部热点区”——将呈现出持续的活动状态。
需要指出的是,尽管这些预测均基于各自的理论体系所提出,然而,它们并未对理论的核心观点进行实质性验证。这一点颇为遗憾,然而,这也是确保两种理论在实验中能够相互比较所必须付出的“代价”。尽管如此,这些预测依然适用于对两种理论在大脑生物学层面的实现方式进行检验。
实际上,即便在实验数据搜集工作尚未开始之际,人们便已深知:任何理论都不可能被完全否定,亦无任何意识理论能被公认为绝对无误。这一结论对科学哲学家而言,并不令人感到惊讶。数十年前,著名的“杜恒-奎因论断”便提出,理论往往难以仅凭单个实验予以否定,总存在某些解释来阐明为何实验结果未能符合预期。伊姆雷·拉卡托什,这位当前备受瞩目的哲学家,持有相似的看法。他主张,即便理论的核心部分难以直接得到证实,我们依然可以通过观察其是否能够产生具有解释力且可被检验的预测,来评估其价值。
COGITATE研究规模宏大且结构复杂,其中包含了众多成果。若要简明扼要地概括:既无胜利者,亦无失败者。正如《自然》期刊中的论文所提及,这些发现“在若干方面与IIT及GNWT的预测相吻合,然而,也从根本上对这两种理论的核心论点提出了质疑”。
我们在这项庞大的工作中究竟获得了哪些经验?有人或许认为,这项研究既未否定任何观点,也未证实任何理论,不过是徒耗了资源和财力。然而,这种观点是片面的。我从中提炼出了三个关键性的教训。
首先,我认为最引人入胜的实验成果,便是那些与理论预期相悖的部分。与IIT的预测相左,研究人员在所谓的“后部热点区”并未观察到持续的神经同步现象,特别是γ波段的神经活动。另外,与GNWT的预测相违背,当意识感知停止后,大脑的“工作空间区域”并未展现出明显的“关闭反应”。这些发现对理论构成了挑战:或许是因为之前的预测未能准确体现理论的核心内容,又或许是因为实验数据本身无法充分捕捉到预期的现象,甚至可能是理论自身需要作出调整。在预测被证伪的情况下,相较于被证实,往往会引发更多的思考与进步。
其次,这种方式本身促进了科学的发展。COGITATE的一大特色是严格遵循“开放科学”的理念。实验的预测在启动之前便已对外公开注册,换言之,实验开展前便将预测内容公之于众,从而避免了后续对数据的修改以迎合理论。数据的收集由与理论无关的实验室负责,采用了多种脑成像技术,并且实施了独立的重复实验。这组数据显得尤为稳固可信,其完全的公开性也无疑将催生众多引人入胜的研究。尤其需要指出的是,这些优势,尤其是预登记及数据的透明度,并不仅限于像COGITATE这样的巨型项目。实际上,所有科研工作者均能采纳这种做法,而且我们理应如此。
第三,人的思想转变通常较为缓慢,有时甚至难以发生转变。若将《COGITATE》改编为电影,结局或许会是主角在经过一番内心的激烈斗争后,最终承认自己的失败,并反思自己为何会犯下如此荒谬的错误。(这实际上与科赫将酒递给查尔默斯的真实场景颇为相似——尽管反思的方式各异!)若回顾杜恒-奎因论题,便能明了:一位理论的坚定拥护者,不太可能仅因一次实验的结论而完全转变立场。然而,这种情况未必是件坏事。科学本质上便建立在思想多样性以及对不确定性进行系统性质疑的基础之上。已故的诺贝尔经济学奖获得者、同时也是COGITATE项目顾问的丹尼尔·卡尼曼曾言:即便参与者的立场未发生变动,这种对抗性的合作仍具有其不可忽视的价值。这是为何呢?因为旁观者,也就是我们这些局外人,可能会由此转变我们的观点,而整个学术界也因此得以向前发展。
COGITATE的研究成果丰富多样,实在难以尽数。我曾参与另一项名为INTREPID的研究项目,该项目对比了IIT与“主动推理”以及“神经表征主义”两种理论,敬请大家期待其成果的揭晓!衷心感激COGITATE项目的三位领军人物——神经科学家露西亚·梅洛尼、利亚德·穆德里克以及迈克尔·皮茨——他们不仅以身作则,展现了如何开展此类规模宏大的项目,而且他们所倡导的理论方法,或许将成为这项合作最深远的价值所在。
不过,自从2023年“意识科学研究协会”在纽约年会上发布了COGITATE的初步成果,关于IIT是否能够被视为一种“科学理论”,在公众层面掀起了一场热烈的讨论。正如神经科学家阿莱克斯·戈麦斯-马林(Àlex Gómez-Marín)与我近期所论述的,我们觉得将IIT指责为“伪科学”缺乏依据,然而,我们也觉得IIT的辩解方法并不尽如人意。此外,这场学术争论本身也向我们警示:将宏大的理论置于实验框架中进行验证,其价值不仅体现在最终结果上,更在于整个检验过程。
这种对抗性合作的过程虽然耗时且充满挑战,却展现了科研领域一种全新的探索途径。它虽然带有“对抗”的属性,却并非意味着“敌对”。显然,这并非推动科学发展的唯一途径,然而它确实带来了诸多独特的优势。正如卡尼曼所言,对抗性合作体现了一种“非愤怒”的科研态度,这一点本身就极具价值。
封面:GPT 4o
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本文摘自微信公众号,作者为Anil Seth,译者是EY,该文已获得36氪的授权并公开发布。
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