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科学家能否就思维的运作方式达成一致? 精选

已有 4285 次阅读 2024-1-17 21:50 |系统分类:海外观察

 神经科学家露西亚·梅洛尼(Lucia Melloni)在2018年参加一个关于意识研究的会议时,没想到会想起她父母的离婚。但是,就像她的父母一样,聚集在一起的学者们无法就任何事情达成一致。

这群神经科学家和哲学家聚集在华盛顿州西雅图的艾伦脑科学研究所,设计一种方法来实证检验相互竞争的意识理论:一个称为对抗性合作的过程。

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设计一个杀手实验是令人担忧的。“当然,他们每个人都提出了他们已经知道预期结果的实验,”梅洛尼说,她领导了这次合作,并在德国法兰克福的马克斯普朗克经验美学研究所工作。梅洛尼回到了她童年的角色,成为了中间人。

梅洛尼领导的合作是邓普顿世界慈善基金会发起的五项合作之一,邓普顿世界慈善基金会是一家位于巴哈马拿骚的慈善组织。该慈善机构资助对灵性、两极分化和宗教等主题的研究;2019年,它承诺为这五个项目提供2000万美元。

每次合作的目的是通过让科学家提供证据来支持一种理论并证伪另一种理论的预测,从而推动意识研究向前发展。梅洛尼的团队正在测试两个突出的观点:整合信息理论(IIT),它声称意识相当于人脑等系统产生的“整合信息”的程度;以及全球神经元工作空间理论(GNWT),该理论声称,当信息通过专门的网络或工作空间在大脑中广播时,心理内容(例如感知和思想)就会变得有意识。她和她的共同领导人不得不在主要理论家之间进行调解,很少邀请他们进入同一个房间。

他们为实现合作而进行的斗争反映在该领域更广泛的裂痕中。

一个问题是,意识对不同的人意味着不同的东西。例如,一些研究人员专注于主观体验——成为你或我是什么样子。其他人则研究它的功能——认知过程和有意识的行为。这些差异混淆了比较想法的尝试。

然后是公开信。去年9月,100多名研究人员签署了一封预印本的信,批评了印度理工学院,认为其预测是不可检验的,并将其标记为伪科学1.这封信是在梅洛尼的合作发布结果后发布的。

混乱接踵而至。这封信激起了其他科学家的反弹,他们认为这样的攻击可能会加剧分歧并损害该领域的可信度。签署者报告说收到了包含隐晦威胁的不祥电子邮件。争斗两边的研究人员都因指责性的推文而失眠。甚至有些人考虑完全离开科学。

年轻的研究人员特别担心有争议的氛围。他们担心,一个被这种愤怒的争议所吞没的领域可能会被外界认为是卡住了,这可能会影响资金,德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学(Ludwig Maximilian University of Munich)研究意识的数学家约翰内斯·克莱纳(Johannes Kleiner)说。

但是,尽管存在这些挑战,许多人对意识科学的未来抱有希望。对抗性合作的领导者表示,他们的模式已经在帮助推动该领域的发展,即使只是一小步。他们并不是唯一对意识理论进行备受推崇的实证测试的人。在过去的二十年里,已经有数百个这样的实验,这是该领域日益成熟的标志。

其他研究资助者也关注这个话题:去年6月,美国国立卫生研究院召开了为期三天的关于意识研究前沿的会议。

新一代研究人员正在引领培养有意义的对话和开放思想的努力。“与其竞争,不如明白科学是团队的努力,”以色列特拉维夫大学的神经科学家罗尼·赫希霍恩(Rony Hirschhorn)说。“这可能很幼稚,但这是我的乐观态度:希望我们比这更好。

争取合法性

关于我们的大脑如何产生主观体验,有几十种理论,除了哲学兴趣之外,还有充分的理由想要更全面地理解这个问题。例如,在医学上,它可以帮助诊断反应迟钝的人的意识;在人工智能中,它可能有助于研究人员了解机器需要什么才能变得有意识。

但多年来,意识一直不被视为一个严肃的科学话题。“直到大约30年前,研究意识还是禁忌,而且有充分的理由,”宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学的理论计算机科学家Lenore Blum说,他是位于慕尼黑的数学意识科学协会的主席。她说,当时还没有很好的技术以非侵入性的方式研究意识。

1990年,也就是脑部扫描技术功能性磁共振成像出现的时候,一篇有影响力的论文帮助改变了该领域的声誉。诺贝尔奖获得者生物学家弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和神经科学家克里斯托夫·科赫(Christof Koch)现在在艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)工作,他们写道,现在是“攻击意识神经基础的时机已经成熟”2.

从那时起,哲学家和神经科学家提出了多种理论来解释主观体验的物理基础——被称为“意识的难题”——以及注意力和清醒等“简单问题”3.英国牛津的数学家乔纳森·梅森(Jonathan Mason)在一项未发表的计算中发现了30多种理论。

少数理论特别有影响力(参见“意识理论”)。它们包括梅洛尼正在帮助测试的两个:由威斯康星大学麦迪逊分校神经科学家朱利奥·托诺尼(Giulio Tononi)提出的IIT,以及由法国伊维特河畔吉夫(Gif-sur-Yvette)的INSERM-CEA认知神经影像部门主任Stanislas Dehaene的心血结晶GNWT。

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其他领跑者包括一组称为高阶理论(HOT)的想法,这些理论提出,要有意识地体验内容,必须将其合成为高阶大脑区域的元表示。另一个突出的概念是循环加工理论(RPT),它表明意识需要信息流和反馈的循环。它主要在大脑的视觉区域进行研究,但同样的想法应该适用于其他感官,如听觉或嗅觉。

Hirschhorn说,测试这些理论预测的实证研究正变得越来越严格和复杂,但是,正如科学中经常发生的那样,许多研究是由与他们正在测试的想法有关联的研究人员进行的,这使得他们容易出现确认偏差。因此,她说,理论一直在孤立地发展。

“在过去的30年里,你有一些占主导地位的理论,当具有挑战性的结果出现时,他们会修改理论以适应这些新发现,”纽约市纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家Biyu He说。从这个意义上说,对抗性合作正在撼动这个领域,他说,他正在领导另一个这样的合作,测试RPT和两个版本的HOT。

一些著名理论的支持者有时会使测试更具对抗性而不是合作性,据一些领导研究的科学家说。他说,这并不适用于所有合作,在某种程度上取决于理论相互比较的难易程度。但一些理论家被描述为具有大人物;值得注意的是,他们中的大多数是男性。“我不认为这是因为女性没有做重要的研究,”他说。“我认为这主要是因为某些人更愿意站出来谈论宏大的理论。

 不同阵营的暂时妥协

特拉维夫大学的神经科学家利亚德·穆德里克(Liad Mudrik)记得,她参加西雅图会议时是多么兴奋,这次会议促成了IIT和GNWT之间的合作,被称为Cogitate。“我写下了人们所说的一切,我对整个过程感到非常兴奋,”她说。

在返回以色列的途中,在被指定为项目联合负责人后,她根据讨论起草了一个实验设计,并迅速将其发送给她的同事。“我当时太天真了,”她说。从那一刻起,直到他们真正确定,这将是十个月。

在争论了团队将寻找意识的哪些方面以及使用哪种方法之后,研究人员最终确定了两个实验 - 每个竞争理论家都喜欢一个。该团队从每种理论中得出了一份预测清单,这些理论预测了参与者在接受三种类型的脑部扫描时在大脑中观察到的情况。研究人员还就每项任务中每个理论的通过或失败达成了一致。

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236月,在纽约市的一次活动中,神经科学家克里斯托夫·科赫(Christof Koch)(右)输掉了他与哲学家大卫·查默斯(David Chalmers)25年前的赌注,即科学将在2023年之前破解意识的神经相关性。

 

在第一个实验中,参与者被展示一系列图片和符号,并要求报告某些图像何时出现。

根据IIT的说法,这项任务应该促使大脑后部的持续激活,这就是数据所暗示的。然而,后皮层大脑区域之间的活动只有短暂的同步,而不是假设的持续同步。

GNWT预测,在任务期间应该激活前额叶皮层 - 该团队证实了这一点。但是没有证据表明该区域包含有关物体方向的信息,这是意识体验的一部分,并且根据理论是可以预期的。该实验还发现了GNWT假设的全球广播的证据,但只是在体验的开始 - 而不是像预测的那样在结束时。第一个实验的结果在去年的预印本中公开4.

第二个实验的结果尚未公布,参与者玩电子游戏,并被问及他们是否知道屏幕背景上显示的某些图像。

进行两次实验是该团队必须做出的妥协,以促进Tononi和Dehaene阵营之间的共识。“我真的很钦佩他们俩,我认为他们都是非常优秀的科学家,”梅洛尼说。但是,她补充说,“如果他们能给自己一个互相倾听的机会,世界会变得更美好”。托诺尼说,对抗性合作使他能够更清楚地看到其他理论。(Dehaene没有回应《自然》杂志的置评请求。

另一种外交策略是与两位理论家进行单独的对话,将思想从一方“翻译”到另一方。“我们的关键角色之一,”穆德里克说,“就是找到一种共同的语言,以确保我们谈论的是同一件事。

Tononi承认这个项目有多难,并赞扬了研究负责人——Melloni、Mudrik和俄勒冈州波特兰市里德学院的心理学家Michael Pitts——完成了这个项目。 “他们投入了大量的时间和热情,而不是自己做实验,”他说。“他们做得很好。”

  陷入交火

年轻的科学家特别热衷于寻找共同点。

在他的第一个博士期间,在数学量子场论方面,克莱纳对资深科学家之间的内讧感到沮丧。“从外部来看,这个领域只是被认为没有取得良好的进展,因为每个人都对其他方法的错误直言不讳,”他说。

当他决定攻读第二个博士学位时,这次是意识研究,他意识到该领域存在的紧张局势,但觉得人们通常相处得很好。他说,社区对对抗性合作产生有用数据的潜力充满希望。这封公开信打破了这些希望。Kleiner对严酷的在线互动深感不安,他决心做点什么。他不希望人们以与他的第一个领域相同的方式看待他的新领域。“我知道这听起来很幼稚,但如果你不能治愈这种分歧,那么就会有很多负面的事情随之而来。

这封信发出后,Kleiner 在他于 2021 年共同创立的数学意识科学协会的旗帜下,帮助组织了一场在线活动,讨论意识科学的未来。但这个提议适得其反,社区中的一些人认为这是片面的。经过深思熟虑,活动的形式改为“虚拟咖啡和公开对话”,敦促参与者不要直接提及公开信。

另一个旨在帮助该领域打破孤岛的组织是地中海意识科学学会,该学会旨在激发来自不同思想流派的学者之间的深入对话。该协会的副主席赫希霍恩说,如果没有这样的互动,“你就会进入这个循环,做更多你所知道的事情”,她说。

  对手还是合作者?

许多研究人员欢迎对抗性合作,认为这是打破这些循环的一种方式。但它们是务实的:结果不应该被视为支持或反对特定理论的明确证据,他说。尽管如此,他们正在产生有价值的数据。“它正在为该领域注入急需的资源,以进行一些非常扎实的大型合作研究。

梅洛尼想知道,通过汇集对立意见的对抗性合作,是否是造成最近动荡的部分原因。

当Cogitate的第一个实验结果出来时,梅洛尼和她的共同领导人对这两种理论的支持者无法就数据的含义达成一致并不感到惊讶。

理论中立的作者在预印本中介绍了这些发现,描述了这些实验如何以不同的方式挑战这两种理论4.捍卫每个理论的小组都写了他们自己的讨论部分,展示了他们对数据的解释以及结果如何与他们的预测相吻合。

梅洛尼说,她最初抱有一种错误的希望,即理论家们会简单地接受结果,并根据数据认识到他们自己理论中的潜在缺陷。“如果我有一个遗憾,我想那就是我没有设法让他们看到他们两个想法中都有一些有价值的东西。

但她在这个过程中的导师、诺贝尔奖得主、心理学家丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)首先提出了对抗性合作的概念,他警告她,双方都会陷入困境。“他说:'做好准备,他们不会改变主意',”她回忆道。但他也告诉她,这并不重要,随着时间的推移,新的证据将有助于改变社区中其他研究人员的想法。托诺尼说,有人会因为一两个原因而改变主意,导致像意识这样复杂的话题,“一开始就不合理”。

赫希霍恩认为,从某种意义上说,这场冲突是富有成效的。她说,虽然两极分化一直存在,但人们并没有明确讨论它,直到合作——以及这封信——迫使它公开化。“我认为现在我们实际上可以卷起袖子,为此努力。



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