2023年，意識研究領(lǐng)域爆發(fā)史無前例的學(xué)派之爭。首先是兩大“頂流”理論IIT和GNWT的對抗性合作實驗結(jié)果出爐，IIT略占優(yōu)，但勝負未決；隨后，Science和Nature都報道了相關(guān)研究進展，卻盛贊IIT“領(lǐng)先”“主導(dǎo)”，從而激起眾怒，100多名意識研究者聯(lián)名簽署公開信，嚴厲批評了Nature和Science的那兩篇報道，并直斥IIT是一門偽科學(xué)。

撰文 | 顧凡及

在當今門派林立的意識研究領(lǐng)域中，以科赫（Christof Koch）和托諾尼（Giulio Tononi）為首的整合信息理論（Integrated Information Theory,IIT）學(xué)派和以德阿納[注釋1]（Stanislas Dehaene）為首的全局神經(jīng)工作空間理論（Global Neuronal Workspace Theory,GNWT）學(xué)派無疑是最引人注目的。其所以特別引人注目，源于2023年發(fā)生的兩件風(fēng)波，至今余波未平。

第一件風(fēng)波是2023年6月23日在第26屆意識科學(xué)研究協(xié)會大會（The 26th meeting of the Association for the Scientific Study of Consciousness，ASSC）上，宣布了鄧普頓世界慈善基金會（Templeton World Charity Foundation）以“對抗性合作”方式所資助的六個獨立實驗室對這兩派預(yù)言的第一批實驗檢驗結(jié)果。這些實驗室按照兩派預(yù)先同意了的兩個實驗方案[1]，分別用功能性核磁共振、腦磁圖和皮層電圖技術(shù)對250名被試測量其腦活動，以檢驗這兩種理論的不同預(yù)測哪個更靠譜。在這次大會上宣布的是對第一個實驗方案的檢驗，結(jié)果勝負未決，兩者都既有數(shù)據(jù)支持，又有與數(shù)據(jù)相悖之處。總體而言，IIT略占優(yōu)。此后將對第二個實驗方案再作檢驗。

第二件風(fēng)波是，接下來在2023年的6月30日Science[2]和7月6日Nature[3]上對這一事件的兩則報道，由于在這些報道中把IIT盛贊為“領(lǐng)先”“基礎(chǔ)扎實”“主導(dǎo)”的意識理論而犯了眾怒。

這正如《鹿鼎記》中的鄭克塽說他的前后三個師傅都是“高手”，其情人阿珂又夸他是“明師出高徒”，韋小寶馬上說那阿珂和自己的共同師傅九難豈不就成了“暗師”“低手”了。同樣，既然眾多媒體稱IIT“領(lǐng)先”“基礎(chǔ)扎實”“主導(dǎo)”，那么現(xiàn)在眾多意識理論中的其他理論豈不就成了“落后”“基礎(chǔ)不穩(wěn)”和“從屬”的了，這讓“群豪”如何能忍？

2023年9月中，100多名意識研究者（其中不乏意識研究界的大佬）聯(lián)名簽署了一封公開信，以預(yù)印本的形式發(fā)布[4]，嚴厲批評了Nature和Science上的那兩篇報道，并把公開信的標題開門見山地定為《意識的整合信息理論是一門偽科學(xué)》（The Integrated Information Theory of Consciousness as Pseudoscience）。

對于我們這樣的吃瓜大眾來說，當然事情不嫌鬧大。不過由于意識問題本來就是當今最大的開放問題之一，這兩大理論又說來話長，更使一般人不知就里的是，雖然IIT這一面大旗有自己的基本思想，但又有著兩個很不相同的方面：一個是由有關(guān)意識體驗的5條“公理”出發(fā)制定的一個意識度量指標Φ；另一個則是他們通過實驗提出的“后腦熱區(qū)”才是意識的神經(jīng)相關(guān)集合（neural correlate of consciousness, NCC）[注釋2]。雖然科赫和托諾尼猜測后腦熱區(qū)的Φ值最大，但是迄今還沒有明確的實驗支持，這就使這兩個方面看起來好像是兩個彼此獨立的理論。為了方便起見，筆者斗膽把前者稱為“Φ理論”，而后者則稱為“后腦熱區(qū)理論”。

更令人摸不著頭腦的是，那個“對抗性合作”中的“對抗”實際上是有關(guān)意識的神經(jīng)相關(guān)集合究竟在前腦還是后腦之爭，并不牽涉到Φ值。而那封公開信又只是針對“Φ理論”火力全開，而對“后腦熱區(qū)理論”卻未置一詞。這樣就未免使局外人摸不著頭腦。經(jīng)過搜集文獻和仔細思考，筆者希望在此文中把這些疑點和前因后果捋捋清楚，并介紹事情的后續(xù)發(fā)展。當然，筆者不敢說自己是意識研究的專家，何況已經(jīng)退休不能再在第一線進行研究，筆者的看法只是閱讀相關(guān)論文后思考的結(jié)果，未必就對，希望同好批評指正。

本文的組織如下：（1）全局神經(jīng)工作空間理論究竟是怎么說的，其根據(jù)是什么？（2）“Φ理論”是怎么說的？其根據(jù)是什么？（3）“后腦熱區(qū)理論”是怎么說的？其根據(jù)是什么？（4）“Φ理論”和“后腦熱區(qū)理論”有沒有關(guān)系？有沒有充分實驗證據(jù)表明后腦熱區(qū)的Φ值顯著高于其他腦區(qū)，尤其是前額葉皮層？（5）有關(guān)整合信息理論和全局神經(jīng)工作空間理論的對抗性合作目前得到什么結(jié)果？（6）整合信息理論是不是一種偽科學(xué)？（7）目前形式的“對抗性合作”是否真能解決意識之謎，或者至少分清全局神經(jīng)工作空間理論與整合信息理論孰是孰非？

（1）全局神經(jīng)工作空間理論究竟是怎么說的，其根據(jù)是什么？

德阿納提出的“全局神經(jīng)工作空間理論”的要點如下：

“在給刺激后大約300毫秒左右開始進入有意識狀態(tài)，在此期間，腦的額區(qū)以自下而上的方式接受感覺輸入，但是這些區(qū)域也以相反的方向自上而下發(fā)送大量投射到分布很廣的許多區(qū)域。最終的結(jié)果是形成一個由許多同步活動的區(qū)域構(gòu)成的腦網(wǎng)絡(luò)，其各個方面為我們提供了許多意識標記?！?/p>

“當有有意識的知覺時，神經(jīng)元群以協(xié)調(diào)的方式開始發(fā)放，首先是在一些局部的特定區(qū)域，然后蔓延到皮層的廣大范圍。最終，它們侵入到許多前額葉和頂葉腦區(qū)，同時與前面的感覺區(qū)保持緊密同步。正是在這個時候，突然形成了一個協(xié)調(diào)一致的腦網(wǎng)絡(luò)，有意識覺知也似乎由此產(chǎn)生?！?strong>[5]

“意識是一種在全腦范圍里的信息共享。人腦中有高效的長距離網(wǎng)絡(luò)，特別是在前額葉皮層，以選擇相關(guān)信息并將其擴播到整個腦。意識是一種演化裝置，它使我們能夠注意某個信息并在這一擴播系統(tǒng)中保持活躍。一旦這個信息被意識到了，根據(jù)我們當時的目標，它可以被靈活地傳送到其他區(qū)域。因此，我們就可以叫出它的名稱，對此進行評估，記住它，或者用它來規(guī)劃未來。”[5]

總結(jié)起來說，這一理論認為，意識就是在整個皮層中廣泛擴布而被共享的全局信息。這種擴布發(fā)端于一些有長軸突的特殊大神經(jīng)元，特別是前額葉皮層的這些神經(jīng)元選擇相關(guān)信息經(jīng)其軸突散布到腦各處，從而把腦整合為一個整體。它們構(gòu)成了德阿納所謂的全局神經(jīng)工作空間，并和感知覺系統(tǒng)、長時記憶系統(tǒng)、評估系統(tǒng)、注意系統(tǒng)以及運動系統(tǒng)息息相關(guān)，同時使這些系統(tǒng)得以通過這一平臺隨時交換信息（圖1）。腦內(nèi)有許多局部處理器，每個局部處理器都專門執(zhí)行某類操作，這些處理器并行地自動（無意識）工作，其優(yōu)點是快速、高效，缺點是缺乏靈活性。全局工作空間則是一種使局部處理器能夠靈活分享信息的通訊系統(tǒng)，如果無意識處理器之間收到的信息彼此矛盾，或者該信息前所未遇，這些無意識處理器就會爭相進入全局工作空間，通過競爭,優(yōu)勝的處理器集群把信息發(fā)布到其他腦區(qū)。在任何特定時刻，工作空間都選定由某些處理器組成的子集，建立它所編碼信息的協(xié)調(diào)一致的表征，在內(nèi)心保持一段時間，并擴布回幾乎所有的其他處理器。當它們的活動同步化成大規(guī)模的全局信息共享時，就會觸發(fā)一陣高強度活動，由此進入工作空間的信息就被意識到了。

圖1 德阿納的全局神經(jīng)工作空間理論的圖解表示。圖中小圓表示局部處理器[5]。

那么，德阿納提出這一理論有什么根據(jù)呢？以筆者所見，他提出這樣的理論是基于他對意識的一個重要方面——意識到達（conscious access）[注釋3]的實驗研究所得到的啟發(fā)。所謂“意識到達”是指當給與受試者某個閾刺激或閾上刺激時，受試者意識到了這一刺激并可以向其他人報告的現(xiàn)象。德阿納的實驗方法是，在給受試者某個閾刺激時，通過啟動、掩蔽、雙眼競爭和其他方法,使刺激保持不變或幾乎不變，但受試者對這一刺激卻可以從意識不到變成意識到，或正好相反。如果調(diào)整啟動、掩蔽等參數(shù)適當，那么在大約一半情況下受試者可以意識到刺激，而在另一半情況下則意識不到。這樣，意識到達就成為唯一的變量，其他的條件都是一樣的，因此比較在能意識到和不能意識到該刺激的腦活動模式的差異，就可以確定和意識到達相關(guān)的神經(jīng)相關(guān)集合。他們把只有當受試者對相應(yīng)刺激有“意識到達”時才會出現(xiàn)的腦活動模式作為意識到達的標志，甚至推而廣之作為意識的標志，并稱之為“意識標記（conscious signature）”。他們發(fā)現(xiàn)有如下這些標記：（1）誘發(fā)腦活動大大增強，由低級感覺皮層擴大到多個腦區(qū)，并突然引發(fā)前額葉皮層和頂葉皮層許多回路的活動；（2）腦事件相關(guān)電位中的晚成分P3突然增強；例如在有前向掩蔽的開始時，無論被試看到或沒有看到目標字，其視皮層記錄到的事件相關(guān)電位沒有多大差別，但到了200毫秒左右以后，兩者才分道揚鑣，只有當被試看到了字的時候，腦電活動增強，并擴布到前額葉皮層和其他聯(lián)合區(qū)，稍后再回到視區(qū)，特別是在頭頂誘發(fā)出一個很大的正波成分P3；（3）在晚期突然爆發(fā)高頻振蕩。例如當用持續(xù)250毫秒的圖像后向掩蔽其前間隔時間不同的閃現(xiàn)人圖片（16毫秒），按照間隔長短，被試能看到或不能看到人臉照片。當受試者看不到時，只在腹側(cè)視皮層表面有很短一段高頻（大于30Hz的γ波）的簇發(fā)活動，而當受試者報告說能看到時，則有一段持續(xù)時間相當長的高頻簇發(fā)電活動；（4）采取類似方法，當受試者能看到時，跨腦區(qū)域活動高度同步化，而在看不見時，則很少有電極對同步的情形。

因此，在筆者看來，全局神經(jīng)工作空間理論是對“意識到達”這一側(cè)面發(fā)生時產(chǎn)生“意識標記”的合理解釋，而非意識本身，甚至也并非“意識到達”本身。把它當作意識理論只是一種外推。

（2）“Φ理論”是怎么說的？其根據(jù)是什么？

托諾尼和科赫認為，如果一個物理系統(tǒng)要有意識的話，那么這個系統(tǒng)應(yīng)該是一個有數(shù)量極大的可能狀態(tài)的統(tǒng)一整體，為此在這一系統(tǒng)的元件、由這些元件所組成的各種層次的部件之間必須有交互作用，或者用他們的話來說有“因果作用”（causal power）。其中任何一方的變化都能引起該系統(tǒng)內(nèi)部各方的變化。這就是意識之源。一旦這些部件之間開始失去連接，或者其組成部分失去特異性，意識就會消退。意識的程度可用該系統(tǒng)作為一個整體超越其各組成部分彼此獨立時所有這些部分所含信息量的總和的信息量來度量，他們把這稱為“整合信息（integrated information）”，并用符號Φ來表示，以度量一個系統(tǒng)不能被還原為其組成部分在互不相關(guān)時的總體所具特性的程度。他們認為，可以用Φ值來判定系統(tǒng)是否有意識和意識的程度。

按這一思路，研究意識首先從體驗本身（按科赫本人對意識的定義：“意識就是體驗”[6]。雖然這一“定義”只是自相定義）出發(fā)，而并非從物理原理出發(fā)來解釋。這是因為他認識到即使用無論多高級的儀器看清神經(jīng)系統(tǒng)的最微小的細節(jié)，也還是不能直接看到體驗本身。因此，他把意識作為一種確定無疑的存在，考察意識有哪些特性，作為不證自明的“公理”。這些公理包括：內(nèi)稟存在性（Intrinsic existence）、結(jié)構(gòu)性（composition）、信息性（information）、整體性（integration）、排他性（exclusion）。

這些公理是：

內(nèi)稟存在性是說，各種主觀體驗都確實存在，至少“我”可以絕對肯定“我”自己此時此地是有體驗的。此外，說存在有我的體驗是從我自己的第一人稱視角出發(fā)的，而和外部觀察者無關(guān)。

結(jié)構(gòu)性是說，意識的內(nèi)容有一定結(jié)構(gòu)，其中有許多不同方面。例如對眼前景物，我們可以同時意識到其中有許多不同顏色、不同形狀、處于空間不同部位的內(nèi)容等。

信息性是說，每個體驗都是獨特的，而不是泛泛的。在任一時刻，意識所體驗到的都是無數(shù)可能場景中的某一特定場景。

整體性是說。每個體驗都是統(tǒng)一、協(xié)調(diào)一致的整體，而不能分解成許多相互獨立的成分。例如當看到一個紅色三角形時，“我”體驗到的就是一個紅色三角形，而不會同時體驗到一個沒有顏色（或灰色）的三角形和一種無所附著的紅色。

排他性是指意識無論就內(nèi)容、時空尺度（spatio-temporal grain）來說都是確定的：其內(nèi)容是確定的，既不會多，也不會少；展開速度也是確定的，既不會快，也不會慢。

他們認為下一步就是要推斷如果某種物理基質(zhì)具有意識，那么它應(yīng)該擁有什么樣的相應(yīng)性質(zhì)才能滿足這些“公理”，他把這些性質(zhì)稱為“公設(shè)”（postulates）。[1,6]相應(yīng)的公設(shè)是：從物理角度來看，內(nèi)稟存在性意味著意識的物理結(jié)構(gòu)（PSC）必須本身就有因果關(guān)系，即它必須能夠在其自身內(nèi)部造成差異。結(jié)構(gòu)性意味著其因果作用（cause-effect power）必須是結(jié)構(gòu)化的，即它必須包含許多單元通過關(guān)系綁定而成的子集，這些子集確定種種因果特質(zhì)，形成某種因果關(guān)系結(jié)構(gòu)。信息性意味著其因果作用必須是特定的，為其子集選擇特定的原因、結(jié)果和關(guān)系。整體性意味著其因果作用必須是一個統(tǒng)一整體，即其因果關(guān)系結(jié)構(gòu)絕不可能還原為其各個分離部分的因果結(jié)構(gòu)。最后，排他性意味著其因果作用必須是確定的——其因果關(guān)系結(jié)構(gòu)必須由確定粒度下的確定單元集來界定。在這些公理和公設(shè)之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，不過前者是在現(xiàn)象學(xué)層面的，而后者則在物理層面。

正是在這些公理和公設(shè)的基礎(chǔ)之上，托諾尼認為，如果一個物理系統(tǒng)要有意識的話，那么這個系統(tǒng)就必須有滿足上述公設(shè)的性質(zhì)。例如腦的各個層次中的各個部分都必須有交互作用。一旦這些部分之間失去連接（違反整體性），或者其組成部分失去特異性（違反信息性），意識就會消退，這便是在深睡、麻醉或者癲癇發(fā)作時的情形。他們應(yīng)用了大量的數(shù)學(xué)工具從基本公理和公設(shè)中推導(dǎo)出整合信息的數(shù)學(xué)表達，他們以為以此為指標，就可以判定系統(tǒng)是否有意識和意識的程度。[7]所以，有高Φ值的系統(tǒng)必定是由一些各具特異性的部分所組成、然而又高度整合在一起的系統(tǒng)。

確實，Φ理論也能解釋一些問題，例如小腦雖然神經(jīng)元比大腦皮層還多，卻沒有意識，這是因為小腦各個模塊之間缺少像大腦皮層各腦區(qū)之間的復(fù)雜雙向聯(lián)結(jié)，因而Φ值低。當深睡和癲癇大發(fā)作時，大腦皮層各部分的活動高度同步，缺乏特異性和信息性，其Φ值也低，在這種情況下，即使丘腦皮層系統(tǒng)也沒有意識，或者說意識程度很低。這其實并不足怪，因為托諾尼的公理系統(tǒng)雖不完備，但是其中的每條公理本身并沒錯，因此由此制定出來的指標也可反映意識的某個側(cè)面，有意識的系統(tǒng)會服從其推論，無意識的、有高度組織性的整體也服從同樣的推理。因此如果用Φ值是否非0作為判斷系統(tǒng)是否有意識，就可能犯泛靈論的錯誤。筆者同意有些科學(xué)家對IIT公理系統(tǒng)的批評，這些公理都只是必要的，然而并不充分。

在筆者看來，托諾尼公理系統(tǒng)的核心依然是他在和其前合作者埃德爾曼一起提出的有關(guān)意識整體性和信息性的思想，但是卻完全忽略了當年他們也曾提出而未能展開的一條基本性質(zhì)——私密性。[8]由于私密性在意識問題中所起的核心作用，因此在筆者看來，任何沒有私密性的意識“公理系統(tǒng)”都是不完備的（其實他們只是自認為其公理系統(tǒng)是完備的，但是從來也無從論證其完備性）。而如果把私密性也納入其公理系統(tǒng)之中，那就又難于形式化，而推導(dǎo)不出任何有關(guān)意識的定量指標。這可能正是Φ理論的阿喀琉斯之踵。雖然也可能提出一種觀點，認為私密性是滿足上述5條公設(shè)的系統(tǒng)的涌現(xiàn)性質(zhì)，因此不列在他們的公理系統(tǒng)中并不影響其公理系統(tǒng)的完備性。然而大量滿足這些公設(shè)的系統(tǒng)，如數(shù)字計算機并沒有證據(jù)說明其擁有私密性。所以這種反駁，在筆者看來很沒有力量。甚至IIT的共同代表人物科赫在其近作The Feeling of Life Itself 中也承認：“滿足這5條公理就相當于擁有某種感受，對此有沒有數(shù)學(xué)上無懈可擊的證明？據(jù)我所知，沒有?！?strong>[6]

（3）“后腦熱區(qū)理論”是怎么說的？其根據(jù)是什么？

“后腦熱區(qū)理論”認為背側(cè)后大腦皮層的顳頂枕區(qū)的一片廣闊區(qū)域（托諾尼和科赫稱之為“熱區(qū)”），是目前感覺體驗神經(jīng)相關(guān)集合甚至全意識的神經(jīng)相關(guān)集合[注釋4]的最佳候選區(qū)域。

導(dǎo)致他們得出這一結(jié)論的根據(jù)，首先是熱區(qū)不同部位的損傷會導(dǎo)致各種各樣的感知覺失認癥，例如運動失認癥、全色盲、臉盲等等。而電刺激這一區(qū)域的不同部位則會引起相應(yīng)的感知覺。切除前額葉皮層則不會造成明顯的感覺或運動障礙。不過，他們也承認：“雖然前額葉皮層不是看、聽或觸摸所必需的，但這并不意味著它對意識沒有任何貢獻?！?strong>[6]

在德阿納的實驗中，被試都要通過口頭報告或拉動手桿來報告是否意識到某種內(nèi)容，而和這些動作相關(guān)的腦機制也可能反映在上面所確定的有特定內(nèi)容的神經(jīng)相關(guān)集合中。為了排除這些影響，近年來發(fā)展出各種技術(shù)（例如檢測眼動或瞳孔放大）無需主動報告就可以確定被試是否意識到了某種內(nèi)容，由這種“無報告范疇（no?report paradigms）”所確定的有特定內(nèi)容的神經(jīng)相關(guān)集合比需要報告時得到的更局限于皮層后部，而與前額葉皮層無關(guān)。[9]

圖2 在雙目競爭實驗中用fMRI檢測當被試覺知到時增強活動的腦區(qū)。（a）被試主動報告其感知時，額葉活動有所增強；（b）被試無須主動報告時，當被試知覺到刺激時，額葉區(qū)的神經(jīng)活動并不增強，但依然激活了枕葉和頂葉區(qū)。[9]

研究全意識的神經(jīng)相關(guān)集合有兩種方法：一種是“基于不同狀態(tài)的方法”（state-based approaches），這種方法是把清醒的健康被試在不要求做任何任務(wù)而有意識時的腦活動和意識喪失時（如無夢睡眠、全身麻醉、昏迷或植物人狀態(tài)）的腦活動進行比較。這樣得到的全意識神經(jīng)相關(guān)集合往往包括額-頂葉網(wǎng)絡(luò)，但是這里有些部分可能和被試的警覺、注意等腦功能有關(guān)。為了排除這些因素，采用另一種“狀態(tài)內(nèi)無任務(wù)范式”（within-state, no?task paradigm），這主要是利用意識的自發(fā)波動，例如當被試處于無快速眼動睡眠期時把被試叫醒，有時被試說是正在做夢，而有時則沒有任何意識。把被試在報告做夢或無意識前記錄下來的腦電圖進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)全意識相關(guān)神經(jīng)機制主要位于包括感覺區(qū)在內(nèi)的后皮層熱區(qū)（posterior cortical hot zone），也就是包括皮層后部顳-頂-枕葉交界處在內(nèi)的腦區(qū)，這和根據(jù)有特定內(nèi)容的意識神經(jīng)相關(guān)集合所得的結(jié)果的總體吻合得相當好，因此可以把后部皮層區(qū)看作為意識神經(jīng)相關(guān)集合的熱門候選區(qū)。[9]

（4）“Φ理論”和“后腦熱區(qū)理論”有沒有關(guān)系？有沒有充分實驗證據(jù)表明后腦熱區(qū)的Φ值顯著高于其他腦區(qū)，尤其是前額葉皮層？

雖然整合信息理論聲稱：“IIT認為NCC就是在相關(guān)時空粒度水平下腦中φ值最大的神經(jīng)部件?；诶碚摵蜕窠?jīng)解剖學(xué)方面的考慮，IIT假定φ最大值的基質(zhì)主要（雖然可能并非唯一）位于后大腦皮層，其特征是類似‘網(wǎng)格金字塔’（pyramid-of-grids）式的連通性。這些區(qū)域，包括頂葉、枕葉和外側(cè)顳葉，被稱為后‘熱區(qū)’?！?strong>[1]這似乎把“Φ理論”和“后腦熱區(qū)理論”統(tǒng)一了起來。但正如他們自己也承認的那樣，“后腦熱區(qū)的Φ值最大”至今還只是一種“假定”！

由于托諾尼所定義的Φ值實際上難于計算，所以直到現(xiàn)在為止，并沒有證據(jù)證明后腦熱區(qū)的Φ值高于其他腦區(qū)（包括前額葉皮層）。其實科赫就直言：“挑戰(zhàn)在于找出熱區(qū)內(nèi)的那些構(gòu)成最大不可還原的因果結(jié)構(gòu)的基質(zhì)（即整體）的神經(jīng)元，并計算出其Φmax?！?strong>[6]這似乎隱含著現(xiàn)在還沒有人計算出熱區(qū)的Φmax的意思。

不過也有個別實驗似乎支持后腦熱區(qū)有高Φ值的假設(shè)。但是迄今為止沒有一個實驗真正計算過托諾尼所定義的Φ值，他們研究了計算Φ值的近似方法或可近似地替代指標，下文中籠統(tǒng)地記為Φ*，以區(qū)別于真正的Φ值。

本世紀20年代初有科學(xué)家通過記錄清醒獼猴的局域場電位，發(fā)現(xiàn)頂葉、丘腦和紋狀體區(qū)域的活動對Φ*的估計值貢獻最大，而額葉則不然。[10]對人做的實驗，則有一篇報道稱記錄高密度腦電圖發(fā)現(xiàn)，在有意識感知任務(wù)中（如感知人臉），右側(cè)梭狀回處的Φ*值最大。研究表明，包含頂葉深層皮層、丘腦和尾狀核的子系統(tǒng)比包含其他區(qū)域的系統(tǒng)具有更高的Φ*值。還有實驗表明在清醒時α波段腦電的Φ*在后腦較高，而在簇發(fā)發(fā)放期（此時不清醒）則額葉較高。[11]但是這樣的證據(jù)并不多。而且如前所說，他們計算的都不是托諾尼嚴格定義下的Φ值；另外，按照托諾尼和科赫的定義，Φ是對所研究的腦區(qū)中所有的神經(jīng)元、雙神經(jīng)元組合、三神經(jīng)元組合……直至整個網(wǎng)絡(luò)來計算的。而上述計算中，以幾個部位的腦電和局域場電位計算出的Φ*究竟代表什么，至少筆者想不清楚。此外，上述實驗都只是就意識的是否清醒和有感知覺這兩種意義下來說的。所以總結(jié)起來，似乎可以這樣說，現(xiàn)在沒有多少證據(jù)真正支持后腦熱區(qū)的Φ值遠高于其他腦區(qū)，可以認為Φ理論和后腦理論是相對獨立的兩種不同理論，盡管兩者都被稱為整合信息理論。

（5）有關(guān)整合信息理論和全局神經(jīng)工作空間理論的對抗性合作目前得出了哪些結(jié)果？

2023年7月23日在第26屆意識科學(xué)研究協(xié)會大會上，報告了鄧普頓世界慈善基金會以“對抗性合作”方式所資助的六個獨立實驗室按照整合信息理論vs全局神經(jīng)工作空間理論預(yù)先同意了的兩個實驗方案中的第一個方案，分別用功能性核磁共振、腦磁圖和皮層電圖技術(shù)對250名被試測量他們在完成任務(wù)時其腦活動所得到的結(jié)果，以檢驗這兩種理論有關(guān)視覺意識神經(jīng)相關(guān)集合（correlates of visual consciousness）的定位（location）、定時（timing）和跨區(qū)域連接性的預(yù)言哪個更靠譜。

實驗1是這樣做的：向受試者展示一系列可以清晰看到的圖像（其持續(xù)時間可由實驗者操控），包括從正面或側(cè)面（左側(cè)或右側(cè)）視角看的人臉、物體、字母或無意義的符號（‘偽字體’）。在每個序列開始時，先呈現(xiàn)目標圖像，并要求受試者在序列過程中記住這些圖像。要求受試者在看到目標（無論是正面的還是側(cè)面的）時，要盡快且準確地用食指按下任何按鈕。每個序列的持續(xù)時間約為2分鐘。當受試者按下空格鍵時，開始下一輪序列。

兩派對這一實驗結(jié)果的預(yù)測是：對于預(yù)測1（對意識內(nèi)容的解碼），IIT預(yù)測對意識內(nèi)容的解碼主要發(fā)生在后腦區(qū)；而GNWT則強調(diào)前額葉皮層（PFC）起必要作用。對于預(yù)測2（意識內(nèi)容的維持），IIT認為意識內(nèi)容在后皮層中維持始終；而GNWT則預(yù)測僅在刺激開始和結(jié)束時，前額葉皮層會出現(xiàn)短暫的內(nèi)容特異性激活（ignition）（約0.3-0.5秒），內(nèi)容在這些事件之間以無意識的靜默狀態(tài)存儲。對預(yù)測3（意識感知過程中的跨區(qū)域連接性），IIT預(yù)測后皮層內(nèi)會出現(xiàn)持續(xù)的短程連接性，將低層次感覺區(qū)（V1/V2）與高層次類別選擇區(qū)（例如梭狀回臉區(qū)和外側(cè)枕葉皮質(zhì)）連接起來；而GNWT則預(yù)測高層次類別選擇區(qū)與PFC之間存在長程連接性。[1]

結(jié)果發(fā)現(xiàn)在視覺、腹顳葉和下額葉皮層中包含和意識到的內(nèi)容的信息，而枕葉和外側(cè)顳葉皮層則有反映刺激持續(xù)時間的持續(xù)反應(yīng)，并且在額葉和早期視覺區(qū)域之間只在有意識到內(nèi)容時才有特定的同步化。這些結(jié)果部分符合整合信息理論和全局神經(jīng)工作空間理論的預(yù)測，但同時對這兩種理論的關(guān)鍵原則也都提出了實質(zhì)性的挑戰(zhàn)。對于整合信息理論而言，在后皮層區(qū)內(nèi)沒發(fā)現(xiàn)持續(xù)同步化，這和IIT有關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接性決定意識的論斷相矛盾。全局神經(jīng)工作空間理論則因在刺激結(jié)束時并不總有激活現(xiàn)象以及在前額葉皮層只對某些意識維度有表征而受到挑戰(zhàn)。[12]

總體而言，兩者勝負未決，前者略占優(yōu)。參與該檢驗的德國神經(jīng)科學(xué)家梅洛妮（Lucia Melloni）認為，“關(guān)于IIT，我們確實觀察到，后皮層腦區(qū)有持續(xù)的信息。”但研究人員并沒有發(fā)現(xiàn)IIT所預(yù)測的腦區(qū)之間有持續(xù)的同步活動。至于GNWT，研究人員發(fā)現(xiàn)，意識的某些方面確實可以在前額葉皮層中表現(xiàn)出來，但并非一切意識活動都在此有所反映。此外，實驗發(fā)現(xiàn)只有體驗開始時才有信息擴布的證據(jù)，但未能發(fā)現(xiàn)在體驗結(jié)束時也有擴布?？傮w而言，IIT稍優(yōu)。不過梅洛妮強調(diào)說：“但這并不意味著IIT全對，而GNWT全錯。”

在實驗方案2中，創(chuàng)造條件使人更自然地視而不見，而又不降低輸入的物理強度。為了實現(xiàn)這一目標，借助一個引人入勝的視頻游戲，在背景中以較長時間呈現(xiàn)顯著的刺激。有時由于游戲過于吸引注意力，參與者會意識不到這些刺激。這種方法使實驗者能夠在自然條件下難得地研究由可見到或視而不見的刺激所引發(fā)的神經(jīng)活動，因此這些刺激可以是與任務(wù)相關(guān)的，也可以是與任務(wù)無關(guān)的。[1]

有關(guān)第一個實驗結(jié)果的論文雖然在2023年就投寄了，但直到2025年才發(fā)表[12]。關(guān)于第二個實驗的結(jié)果還有待報道。

（6）整合信息理論是不是一種偽科學(xué)？

雖然對意識定量指標的質(zhì)疑之聲早已有之，但是給整合信息理論以公開信的方式貼上“偽科學(xué)”標簽的，是起源于2023年意識科學(xué)研究協(xié)會大會后Science和Nature有關(guān)IIT和GNWT的“對抗性合作”結(jié)果的報道。這兩篇報道把IIT稱贊為一種“領(lǐng)先”且經(jīng)過實證檢驗的意識理論，從而激怒了一大批意識研究科學(xué)家。他們發(fā)表了一封公開信，在信中宣稱：

“鑒于其泛心論的內(nèi)涵，在該理論作為一個整體——而不只是明顯地與許多其他人共享的一些經(jīng)過精心挑選的次要的，或是早已知道是正確的部分——能夠通過實證檢驗之前，我們認為給該理論貼上偽科學(xué)標簽確實很合適?！?strong>[4]這里指控IIT為偽科學(xué)的主要內(nèi)容是“其泛心論的內(nèi)涵”。確實，“Φ理論”把從并不完備的“公理系統(tǒng)”中推導(dǎo)出來的一個Φ指標是否為0，作為判斷主體是否有意識的絕對判據(jù)，那么就會得出由許多特異性元件通過相互作用組織起來的整體或多或少都會有意識的荒謬結(jié)論。但是那個對抗性合作中所講的IIT實際上卻并非是指Φ理論，而是指后腦理論。后腦理論雖然未必一定就對，但是卻并不和泛心論有何瓜葛，因此也就談不上是偽科學(xué)。即使是對Φ理論來說，雖然如果堅持有非0Φ值的系統(tǒng)都有意識是荒謬的，這一點可以因泛心論而被稱為偽科學(xué)，但是如果把Φ值僅僅當作是刻畫意識的某個局部方面（有組織程度）的指標，那么卻也并非一無是處。因一點而把整個IIT都稱為偽科學(xué)，似乎也未免有點過了頭。

（7）目前形式的“對抗性合作”是否真能解決意識之謎？

筆者以為“對抗性合作”這一研究形式確實別開生面，讓對某個開放問題提出理論假設(shè)的對立雙方，協(xié)商一致提出一個實驗方案，各自根據(jù)自己的假設(shè)預(yù)言實驗結(jié)果，并由第三方實驗室獨立進行實驗，由此檢驗雙方孰對孰錯。但問題是，這樣預(yù)設(shè)的實驗方案中不能隱含可推測有利于其中任何一方的因素。

IIT與GNWT之爭，表面上看來是關(guān)于意識的神經(jīng)相關(guān)集合究竟是在前腦還是后腦之爭，似乎涇渭分明，非此即彼?？上У氖牵P(guān)于什么是意識還沒有定義清楚的共識。一些百科全書或是詞典上有關(guān)意識的詞條，常常用一些同義詞，如“覺知”（awareness）來定義意識，又用意識來定義覺知，從而陷入同義循環(huán)的死胡同。科赫用“體驗”來定義意識，也同樣如此。此外，不同的人講到意識，甚至同一個人在不同場合下談到意識的時候，常常有非常不同的意思。在醫(yī)院里，意識往往表示清醒程度，和特定的知覺內(nèi)容沒多大直接關(guān)系；有人把意識理解為自我感或存在感；甚至還有冥想等內(nèi)容空洞的“純意識”，如此等等。在現(xiàn)在的意識實驗研究中最通常的是把意識理解為某種特定的知覺，如視知覺，而講到NCC的時候，有時甚至是僅對特定的視覺內(nèi)容（例如人臉）來講的?？傊?，現(xiàn)在人們所講的“意識”實際上有著許多極不相同的方面，至于究竟有多少方面或有哪些方面，現(xiàn)在也并無共識。因此現(xiàn)在所謂的NCC，實際上也都是相對于意識的某個特定方面來講的，而并不是對無所不包的所有意識方面。例如“后腦理論”所講的NCC的實驗根據(jù)來自遠超閾上的視知覺，并排除涉及注意和動作計劃的意識方面。而NGWT的NCC實際上講的是意識到達的NCC，即對某個刺激從完全意識不到到能意識到的轉(zhuǎn)變，注意和動作計劃在這一過程中扮演關(guān)鍵角色。其實《對抗性合作協(xié)議書》也直言，其目的僅限于“闡明人腦中有意識視知覺（conscious visual perception）的印記（footprints）”。[1]換言之，僅限于視知覺的神經(jīng)相關(guān)集合。其實，如前所說，即使這樣說，也還未免過于寬泛。

在對抗性合作的第一方案中，既無關(guān)“意識到達”，引起視知覺的原因既和GNWT完全不同，又需要注意和動作計劃等等，這是IIT竭力要排除的。這樣在這一方案中就既包含了對雙方都有利的因素，又包含了不利因素。因此其結(jié)果是既在一些方面支持了某一方，同時在另一些方面又不支持（挑戰(zhàn)）同一方。這可能就是雙方都不能大獲全勝的原因。我常常好奇，如果讓IIT的支持者重復(fù)GNWT的實驗，他們的預(yù)測會和后者不同并能得到檢驗嗎？反之也一樣。如果他們做不到這一點，那只能說明雙方在“意識”這個大帽子下其實講的是不同的內(nèi)容，用現(xiàn)在這樣的對抗性合作解決不了問題。如果真要進行對抗性合作，雙方最好先對自己所謂的“意識”下一個明確的工作定義，講講清楚究竟是意識的哪一個方面，然后再來談其神經(jīng)相關(guān)集合，如果講的“意識”的意思本就不同，再去追究在無所不包意義下的“意識”神經(jīng)相關(guān)結(jié)合，在筆者看來恐怕是永遠也講不清楚的。

致謝 在本文初稿脫稿后，曾請上海交大梁培基教授審閱，提出了寶貴的意見，謹此致謝。

參考文獻

[1] Melloni L et al. (2023) An adversarial collaboration protocol for testing contrasting predictions of global neuronal workspace and integrated information theory. PLOS ONE| https://doi.org/10.1371/journal.pone.0268577, February10,2023

[2] Finkel, E.(2023) Consciousness hunt yields results but not clarity. Science 380, 1309–1310.

[3] Lenharo M (2023) Philosopher wins consciousness bet with neuroscientist. Nature 619:14-15

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

[5] Dehaene S. Consciousness and the brain: deciphering how the brain codes our thoughts. New York: Viking Press, 2014.

中譯本：迪昂著，章熠譯（2018）腦與意識：破解人類思維之迷. 浙江教育出版社

[6] Koch C (2019) The Feeling of Life Itself. MIT Press.

[7] Tononi G. "Integrated information theory - Scholarpedia" (http://www.scholarpedia.org/article/Integrated_information_theory#Predictions_and_explanations).

[8] Edelman GM and Tononi G (2000) A Universe of Consciousness - How Matter Becomes Imagination, Basic Books

中譯本：埃德爾曼和托諾尼著， 顧凡及譯（2019）意識的宇宙 － 物質(zhì)如何轉(zhuǎn)變?yōu)榫瘢ㄖ刈g本），上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社

[9] Koch C, Massimini M, Boly M, Tononi G (2016). "Neural correlates of consciousness: Progress and problems" (https://www.researchgate.net/publication/301567963). Nature Reviews Neuroscience. 17 (5): 307–321.

[10] Afrasiabi M, Redinbaugh MJ, Phillips JM, et al. Consciousness depends on in tegration between parietal cortex, striatum, and thalamus. Cell Syst.2021;12(4): 363-373.e11

[11] Hyoungkyu Kim1,2, Anthony G. Hudetz1,2,3, Joseph Lee1, George A. Mashour1,2,3, UnCheol Lee1,2* and the ReCCognition Study Group(2018) Estimating the Integrated Information Measure Phi from High-Density Electroencephalography during States of Consciousness in Humans. Frontiers in Human Neuroscience. February 2018 | Volume 12 | Article 42

[12] Cogitate Consortium (2025) Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08888-1

注釋

[1] 一些人譯為“迪昂”，但按新華通訊社譯名室編《法語姓名譯名手冊》（1996，商務(wù)印書館）的標準譯名應(yīng)為德阿納（從發(fā)音上來說也應(yīng)該如此），不知“迪昂”的譯名何所據(jù)？

[2] 所謂意識的神經(jīng)相關(guān)集合指的是能足以引起特定意識體驗的神經(jīng)事件和結(jié)構(gòu)的最小集合。以前一般譯為意識的神經(jīng)相關(guān)物。不過筆者以為此譯有不妥之處，蓋“物”者隱含具體實體之意，極易被誤解成為特定腦組織，其實這有術(shù)語不光指和意識相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，而且還有在此結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生的神經(jīng)事件。

[3] 一譯“意識通達”。

[4] 指意識所有方面神經(jīng)相關(guān)集合的總和。但意識究竟包括多少方面而無一遺漏能講得清嗎？所以在筆者看來，這只是一個大概的概念。

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