意识之谜：两种主要意识理论的探索与分歧
科学家们最近公布了一项关于寻找意识位置的新研究成果。他们希望解开意识背后的谜题，这个问题常常让人想起哲学家们深思的场景。在纽约最近举行的一次意识科学研究协会会议上，与会者们期待着一场实验，对两种主要意识理论进行面对面的对决。
研究发现，意识可能是从位于后脑勺神经元之间形成的网格连接中产生的。
一个名为COGITATE的项目于2019年启动，投入了2千万美元的资金，旨在研究古老的问题：意识是如何产生的？这个大胆的项目引起了广泛关注。但同时也引发了一场公平的竞争：两个团队合作制定了具体的实验设计，并将其发布到网上。
随后，来自六个中立实验室的研究人员收集了人脑扫描数据，并由三位与实验无关的专家评估结果，以确定测量结果与预测结果的匹配程度。
在第一轮比赛中，一种理论获胜。另一个团队认为意识源自大脑额叶的执行部分，他们准备通过新的测试设计进行反击。
与此同时，在这场关于意识理论的对立之争中，人脑项目的科学家们试图确定对于意识至关重要的神经回路，特别是它们为何如此重要。他们利用重建的数字大脑对完全昏迷和部分昏迷的患者进行大脑扫描，研究了两个神经回路，这两个回路在意识消失时会发生严重故障。
结果可能听起来很熟悉。其中一个回路位于大脑后部，它难以接收和整合信息。另一个位于大脑的前部和侧面区域，它的信号传递能力出现故障，无法将信号传播到大脑的其他部分。如果无法传输和整合来自环境和身体的信息，意识就会受到干扰或丧失。
这些研究发现为理解意识的神经基础提供了新线索，并揭示了与意识相关的神经回路的重要性。然而，科学家们也承认意识是一个*其复杂的现象，仍然存在许多未解之谜。
对于探索意识，研究方法和对意识的定义多种多样。多个世纪以来，科学家们一直对意识的本质感到困惑，从柏拉图到爱因斯坦再到牛顿，至今仍未找到确切答案。我们知道我们自己具有意识，例如你正在阅读这篇文章，所以你也有意识。然而，当涉及到昏迷或处于被困状态的人，由于疾病或伤害导致无法与外界有效交流的情况，问题变得更加复杂。随着人工智能、大脑模拟和早期人-动物混合组织等领域的不断发展，人们正努力寻找一种方法，可以通过意识的迹象来识别，即使这种方法可能还不完善。
在广义上，神经科学家使用两种主要方法来探索这个问题。一种方法是通过扫描志愿者在清醒、警觉并专注于特定任务时的大脑活动来研究。这是COGITATE项目所采用的方法。另一种方法是研究处于植物人状态（也称为无反应觉醒综合征）或处于最低意识状态的人的思维，这些人逐渐恢复对光和触摸的意识（尽管无法有效与外界交流）。人脑计划采用了这种方法，并通过扫描重建了每个患者的大脑连接，并进行模拟来模拟大脑区域接收、传播和整合信号的过程。
目前，科学界存在着许多关于意识的理论，其中两种理论占主导地位。其中之一是全局神经元工作空间理论（GNWT），该理论认为大脑前部形成了一个"画板"，将感官信号与存储的记忆和情感相结合，并通过整个大脑传播。如果这个理论正确，意识很可能位于大脑的前部。另一种理论是综合信息理论（IIT），该理论关注大脑后部，认为连接成网格状结构的神经元在意识产生和感觉方面发挥重要作用。
COGITATE项目通过实验来探索这些理论之间的差异。实验包括250名健康志愿者，记录他们在观看图像时的神经活动。在一个条件下，他们被动地观察图像，在另一个条件下，他们需要对两张图像中的目标图像做出主动反应，并按下按钮。
这个经过精心设计的实验旨在区分这两种理论。全局神经元工作空间理论预测，无论是否需要做出反应，大脑的激活方式应该是相似的。而综合信息理论则持有另一种观点：被动观察图像只会激活大脑后部，而参与任务会刺激大脑的额叶活动。
分析的核心在于寻找神经信号中的噪音，并使用每个参与者的记录数据对其进行算法训练。其中一种算法是多模式解码器，它利用大脑活动模式来预测参与者在特定时间点看到的图像。这是一个巧妙的技巧，因为全局神经元工作空间理论遵循更"全局的理论"，所以解码器应该能够概括两种场景之间的数据。例如，如果根据被动观察的数据进行训练，它也可以预测在主动任务中的数据。但对于综合信息理论来说，这种交叉训练只有在数据来自大脑后部时才有效。
研究结果表明，这种算法无法解码被动观察和主动任务的神经信号（除了来自后脑的神经信号），从而支持了意识位于大脑后部的综合信息理论。
然而，结论并不是一成不变的。其他算法在对相同数据集进行分析时支持全局神经元工作空间理论。换句话说，尽管综合信息理论可能在第一轮实验中取得了一些优势，但关于这个问题的争论仍在继续。目前，这些结果尚未经过同行评审或发表。
比利时列日大学的Jitka Annen博士领导的人脑项目团队采取了一种中立的立场，不专注于特定的理论。他们从受损意识的个体那里收集数据，并与未受损个体的数据进行比较。
Annen拥有一个强大的工具，可以将与当前问题相关的大脑部分数字化，并进行模拟测试。例如，当接收到数字"震动"时，神经模拟会如何反应？
需要明确的是，这些模型并不是人脑的精确复制品。相反，它们是根据脑部扫描描绘可能的神经相互作用的大致轮廓。
在这项研究中，团队扫描了26名处于最低意识状态和14名处于植物人状态的个体的大脑。同时，他们还读取了33名年龄和性别相匹配的健康个体在MRI机器内放松时的大脑活动作为对照组。
研究团队并没有关注特定的大脑区域，而是比较了这三组数据，以寻找不同意识状态之间的神经回路差异。
结果显示出两个关键的回路。一个位于后脑，负责接收信息；另一个位于后脑靠近大脑两侧和前部的广播网络。在最低意识状态的个体中，这些网络得到了部分修复，这表明前脑和后脑区域对意识恢复可能至关重要。
然而，意识之谜仍然存在。Dahaene是全局神经元工作空间理论的理论大师，他计划在明年的ASSC会议上展示他的研究设计，使用视频游戏进行更动态的实验设置。这个想法是在游戏玩家不断转移注意力时捕捉有意识的神经信号，以便作为替代测试，只有一些信息进入他们的意识。
与此同时，安南正在进一步研究意识的难题，即意识如何从大脑数十亿的电活动中产生。尽管全局神经元工作空间理论和综合信息论存在纷争，安南认为弥合分歧是可能的。她认为，尽管这两种理论"具有不同的意识概念，但我们的结果表明它们可能代表同一枚硬币的两面"。
虽然目前还没有一个统一的理论能够完全解释意识的本质，但这些研究为我们提供了更深入的理解和洞察力。它们激励着科学家们继续努力，探索意识这个复杂而神秘的领域，以期能够揭示更多关于我们意识体验的奥秘。
参考：
1. https://singularityhub.com/2023/06/27/where-does-consciousness-originate-two-leading-theories-go-head-to-head/
2.一场25年前的意识赌注，结果最近揭晓：哲学家胜过神经学家
3.意识的本质是什么：当前的研究水平、动态和方向
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