意识研究领域最近热闹非凡，一场绵延25年的研究赌约兑现了，一个历时5年的对抗性研究也有了初步结果，还有124位科学家联名发表公开信，把一项理论斥为“伪科学”……诸此种种，甚至让意识研究学界陷入乱战局面。实际上，由于究竟什么是意识还没有一个公认的定义，甚至对意识究竟包括哪些方面都没有共识，那么，不同学者寻找全面刻画意识的指标就相当困难。身处局中的学者们也要有耐心，不急于达成一个无所不包的大统一意识理论。
撰文 | 顾凡及
这一阵，在意识研究的舞台上，耸人听闻的八卦漫天飞舞，许多本来关系不大的事件（当然也有很少的共同之处，这就是都是事关意识研究）被扯在一起，如果不清楚其脉络的人仅仅根据道听途说，真会被搞得昏头昏脑。本文试图把这些事缕缕清，以正视听。
笔者讲的是哪些事件呢？一件事是德裔美国神经科学家科赫（Christof Koch）25年前打的赌，输给了澳大利亚哲学家查默斯（David Chalmers）。一件是邓普顿世界慈善基金会（Templeton World Charity Foundation）资助不同观点的意识理论研究者进行对抗性合作，其中最主要的是以意大利裔美国神经科学家托诺尼（Tononi）和科赫为首的整合信息理论（integrated information theory，IIT）和以法国认知科学家德阿纳（Dehaene）为首的全局神经工作空间理论（global neuronal workspace theory，GNWT），经过5年对抗合作，由第三方进行检验。第三件事是一方面权威杂志《科学》（Science）和《自然》（Nature）等载文称赞了这一对抗性合作；另一方面，有124位意识研究科学家联名发表公开信，把IIT谴责为“伪科学”。第四件事是其实在同一把IIT大伞之下，有两个很不相同的内容，而称赞和谴责的实际上又是这面大旗下的两个非常不同的内容。由此自然产生的一个问题是评价为什么如此南辕北辙？两大学派研究的对象除了共同与意识有关之外，研究的究竟是意识的同一个方面？还是不同的方面？如果不把这些问题厘清，那么上面这许多看似自相矛盾的事会把人的头脑都搞糊涂了。
四分之一世纪的赌约
第一件事最简单。2023年6月在第26届意识科学研究协会大会（The 26th meeting of the Association for the Scientific Study of Consciousness，ASSC）上，科赫对他和查默斯在25年前打的一场赌勉强认输，买了5瓶葡萄牙葡萄酒送给查默斯。
25年前，科赫赌的是有关“主观的意识是怎样从客观的神经回路中涌现出来的”这一被查默斯称为意识的“困难问题”（hard problem），或者如他和其忘年交克里克所说的“意识的神经相关集合”（Neural correlates of consciousness）可以在25年内得到解决。现在，有人问他敢不敢再赌一把，他回答说，“我会加倍下注，从今算起25年是现实的，因为技术越来越好，你知道，考虑到我的年龄，我不能等更长的时间了。”[1]
查默斯（左）和科赫（右）在ASSC‘23上一笑泯输赢。[1]
事情的缘起是1990年，克里克和科赫在其重要论文《走向意识的神经生物学理论》（Towards a Neurobiological Theory of Consciousness）中声称，现在是将意识研究置于神经科学的基础之上的时候了。克里克认为，打仗要从攻击敌人最薄弱的环节开始，研究意识也是一样，应该从研究脑中哪些神经活动和视知觉相关——意识的神经相关集合开始。当时进行此类实验研究的一个拦路虎是当主体受到视刺激后的脑活动变化，既可能是由于视知觉引起的，也可能是由于刺激变化本身引起的。
1996年，在德国工作的希腊神经科学家洛戈塞蒂斯（Nikos K. Logothetis）利用双眼竞争，研究了当刺激不变而知觉改变时猴子脑中哪些区域的神经活动发生了变化。所谓双眼竞争就是给主体的双眼分别看两个完全不同的景象时，主体看到的并非这两个景象的融合，而是轮流看到其中之一。我们只要戴一副红蓝眼镜看周围世界，就可以体验到这一点。
不戴眼镜时看到的上海街景。
戴上红蓝眼镜。
戴上红蓝眼镜后，知觉到的街景就在上面这两幅图景中不断转换。
类似地，他们给猴子的一只眼看太阳图案，而给另一只眼看其他物体。猴子通过扳动不同的手杆来表示自己看到了哪类图案。结果发现，在初级视皮层和次级视皮层，绝大多数细胞的发放率与知觉的反复变化无关。总体来说，只要一只眼睛有输入刺激，神经元的发放就会增强。这与猴子究竟看到了什么无关。因此一般认为V1对意识贡献甚微。他们又发现在对猴子下颞叶（inferior temporal，IT）皮层及上颞叶沟（superior temporal sulcus，STS）的下侧（该区域与IT上部相邻）进行实验记录时，只有当猴子“看到”时才有发放。
克里克对此非常兴奋，他认为这一技术已使科学家找到了研究视知觉神经相关集合的钥匙，并宣称到20世纪末就能发现意识的神经相关集合。
作为克里克志同道合的长期合作者，科赫当然也同样兴奋。另外，像功能性核磁共振成像和光遗传学等新技术的出现，使科赫在当时认为：“所有这些新技术都让我着迷。我想：用25年的时间去解决应该没问题。”[1]科赫在1998年和查默斯打了这个赌。所以这个赌只与能否在2023年解决查默斯的“困难问题”有关，而与其他论点无关。要不是有位科学记者在当时把这一赌约记录了下来，他们两人可能都把这件事忘了。
就在几年前，两人都参加了邓普顿世界慈善基金会的对抗性合作计划，于是旧事重提，又把往事翻了出来，才有了上面的一幕。
意识的神经相关集合
按照科赫的定义，意识的神经相关集合就是“神经元的某种机制或事件的集合。该集合是形成某个特定知觉或体验所需要的最小集合。”[2]请注意，当科赫在2004年给出这一定义时讲的是意识到“特定知觉或体验”的意识神经相关集合，它所确定的部位是比较局限的，也随其特定内容而异。后来，他和托诺尼又引申出对所有可能意识内容的意识神经相关集合的总体，并称之为全意识神经相关集合（full neural correlates of consciousness）。[3]
此外，由于定义中对“最小集合”的要求（因为如果没有这个要求，那么把全脑都说成是意识的神经相关集合，虽然也符合定义，但是就没有意义了），因此需要排除对脑涌现意识非必要的事件，例如由受试者注意或计划说话或按按钮所引起的脑中事件。为了排除这些影响，近年来发展出各种技术（例如检测眼动或瞳孔放大），无需主动报告就可以确定受试者是否意识到了某种内容，由这种“无报告范式（no‑report paradigms）”所确定的有特定内容的神经相关集合比需要报告时得到的更局限于皮层后部。[3]
在双眼竞争实验中用fMRI检测当受试者感知到时增强活动的脑区。（a）受试者主动报告其感知时，额叶活动有所增强。（b）当受试者感知到刺激而无须主动报告时，额叶区的神经活动并不增强，但依然激活了枕叶和顶叶区。[3]
研究全意识的神经相关集合有两种方法：一种是“基于不同状态的方法”（state-based approaches），这种方法是把清醒的健康受试者在不要求做任何任务而有意识时的脑活动和意识丧失时（如无梦睡眠、全身麻醉、昏迷或植物状态）的脑活动进行比较。这样得到的全意识神经相关集合往往包括额-顶叶网络，但是这里有些部分可能和受试者的警觉、注意等脑功能有关。为了排除这些因素，采用另一种“同样状态无任务范式”（within-state, no‑task paradigm），这主要是利用意识的自发波动，例如当受试者处于无快速眼动睡眠期时将其叫醒，有时受试者说是正在做梦，而有时则没有任何意识。把受试者在报告做梦或无意识前记录下来的脑电图进行比较，结果发现全意识相关神经机制主要位于包括感觉区在内的后皮层热区（posterior cortical hot zone），也就是包括皮层后部颞-顶-枕叶交界处在内的脑区，这和根据有特定内容的意识神经相关集合所得的结果在总体上吻合得相当好，因此可以把后部皮层区看作意识神经相关集合的热门候选区。[3]这一观点笔者称之为“后脑理论”，或更无歧义，由于这是科赫和托诺尼合作的结果，而托诺尼早已因他制定了一个度量意识的指标Φ并冠名为“整合信息理论”而闻名，而科赫也曾称赞过这一理论是“有关意识的唯一有希望的基本理论”，因此他们的这一观点也被称为IIT，这就造成了混淆。
一词两义：托诺尼的整合信息理论——Φ
托诺尼曾是诺奖得主埃德尔曼（Gerald Edelman）的长期合作者，他们曾经提出过“整体性”和“信息性”（或称“神经复杂性”）作为衡量意识程度的定量指标。虽然他们指出过“私密性”也是意识的一个基本特性，但是未能给出定量指标。托诺尼正是在这一基础上考虑了意识更多的基本性质（其核心依然是整体性和信息性，但是却略去了“主观性”或“私密性”这一意识的根本属性），并以此作为“公理”。这些公理包括：內禀存在性（Intrinsic existence）、结构性（composition）、信息性、整体性（integration）、排他性（exclusion）。
正是在这些公理的基础之上，托诺尼认为如果一个物理系统要有意识的话，那么这个系统就必须有和上述公理相应的性质，它应该是一个有数量极大的可能状态的统一整体，为此在有关脑区之间必须有交互作用。一旦这些脑区之间开始失去连接，或者其组成部分失去特异性，意识就会消退，这便是在深睡、麻醉或者癫痫发作时的情形。意识的程度可用该系统超越其各组成部分所含信息量的总和的信息量来度量，他们把这称为“整合信息（integrated information）”，并用符号Φ来表示，以度量一个系统不能被还原为其组成部分在互不相关时所具特性的程度。他们认为可以用Φ值来判定系统是否有意识和意识的程度。[4]为了区别于后脑理论，笔者在本文中称之为Φ理论。虽然在现在所有的文献中它们都被称为整合信息理论。
本文受科普中国·星空计划项目扶持
出品：中国科协科普部
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