近年來，關(guān)于意識(shí)的生物和物理基礎(chǔ)的理論不斷涌現(xiàn)。好的理論指導(dǎo)實(shí)證研究，使我們能夠解釋數(shù)據(jù)，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并擴(kuò)大我們操縱感興趣的現(xiàn)象的能力。然而，在意識(shí)這一方面，目前的理論如何相互聯(lián)系，或它們是否可以在經(jīng)驗(yàn)上區(qū)分是不清楚的。為了闡明這一復(fù)雜的前景，我們回顧了四種突出的意識(shí)理論方法：高階理論、全局工作空間理論、再入和預(yù)測(cè)加工理論和整合信息理論。我們通過確定每種方法要解釋的意識(shí)的哪些方面，它們的神經(jīng)生物學(xué)理論是什么，以及它們引用了哪些實(shí)證數(shù)據(jù)來支持，來描述每種方法的關(guān)鍵特征。我們概述了三種理論需要發(fā)展的方式，以給出一個(gè)成熟的理論方案在意識(shí)神經(jīng)科學(xué)的測(cè)試。我們有充分的理由認(rèn)為，意識(shí)理論的迭代發(fā)展、測(cè)試和比較將有利于對(duì)其更深入的理解。本文發(fā)表在Nature Reviews Neuroscience雜志。
在意識(shí)理論發(fā)展的最初幾十年，意識(shí)的科學(xué)研究集中在尋找“意識(shí)的神經(jīng)關(guān)聯(lián)”(neural correlates of consciousness, NCCs)。由于NCC的概念是相對(duì)“理論中立”的，因此，NCC框架為具有不同理論的研究人員提供了一種共同的語言和方法論。因此，重點(diǎn)觀察NCC是有用的。然而，NCC框架的局限性已經(jīng)變得越來越明顯，為了解決缺陷，意識(shí)理論(TOC)的發(fā)展受到了越來越多的關(guān)注。 NCC方法會(huì)優(yōu)先尋找大腦活動(dòng)和意識(shí)之間的相關(guān)性，而意識(shí)理論方法則側(cè)重于識(shí)別神經(jīng)機(jī)制和意識(shí)方面之間的解釋性聯(lián)系。20世紀(jì)90年代，大衛(wèi)·查默斯(David
Chalmers)對(duì)意識(shí)問題的“難”與“易”進(jìn)行了著名的區(qū)分。容易的問題涉及與意識(shí)相關(guān)的功能和行為，而困難的問題涉及意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)(現(xiàn)象的，主觀的)維度。使這個(gè)難題變得困難的是“解釋鴻溝”——直覺，似乎沒有可能從物理或功能的角度對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行完全還原的解釋。一些意識(shí)理論(ToCs)直接解決了這個(gè)難題。第三種策略旨在提供一個(gè)框架，在這個(gè)框架中，關(guān)于意識(shí)的現(xiàn)象屬性的各種問題都可以得到解決，而不需要解釋現(xiàn)象學(xué)本身的存在。另一種相關(guān)的觀點(diǎn)是幻覺主義，根據(jù)這種觀點(diǎn)，我們實(shí)際上并沒有現(xiàn)象狀態(tài)，而只是以擁有這樣的狀態(tài)來代表我們自己。 現(xiàn)在有很多備選的ToCs(表1)。值得注意的是，隨著經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，ToC不是逐漸被“排除”，而是似乎越來越多。這種擴(kuò)散導(dǎo)致了整合現(xiàn)有理論的嘗試和“對(duì)抗性合作”的發(fā)展。然而，正如我們所討論的，理論整合和對(duì)抗性合作都存在重大挑戰(zhàn)。 在本文中，我們考慮了一系列ToC如何相互關(guān)聯(lián)，以及如何與實(shí)證數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且我們確定了一些有希望的途徑，通過這些途徑，理論發(fā)展和實(shí)證研究可以共同支持彼此。我們的注意力被限制在那些本身用神經(jīng)生物學(xué)術(shù)語表達(dá)的理論。我們也只考慮與已知物理理論一致的神經(jīng)科學(xué)理論，我們也不考慮將意識(shí)與量子力學(xué)過程直接聯(lián)系起來的理論。表1 關(guān)于意識(shí)的理論集合，文中主要討論四類，想了解其他的可以另行查看。
我們考慮一個(gè)全面的ToC（意識(shí)理論）應(yīng)該致力于解釋什么，注意到即使這個(gè)問題也是有爭(zhēng)議的，理論家經(jīng)常不同意ToC應(yīng)該解釋什么類型的現(xiàn)象。 意識(shí)問題的核心是“經(jīng)驗(yàn)”或“主觀意識(shí)”的問題。雖然不能提供這些術(shù)語的定義，但目標(biāo)現(xiàn)象可以通過一些直觀的區(qū)別來闡明。對(duì)于一個(gè)有機(jī)體來說，有意識(shí)是有“某些東西”的，處于一種意識(shí)狀態(tài)和處于另一種意識(shí)狀態(tài)的感覺是不同的。一個(gè)全面的ToC將解釋為什么一些有機(jī)體或系統(tǒng)是有意識(shí)的，而另一些則不是，它還將解釋為什么意識(shí)狀態(tài)在它們所做的方式上彼此不同。 意識(shí)狀態(tài)可以分為兩類：全局狀態(tài)和局部狀態(tài)。整體狀態(tài)涉及一個(gè)生物體的整體主觀狀態(tài)，與覺醒和行為反應(yīng)的變化有關(guān)。我們熟悉的整體狀態(tài)包括清醒、做夢(mèng)、鎮(zhèn)靜、最低限度意識(shí)狀態(tài)，以及(可能)迷幻狀態(tài)。局部狀態(tài)——通常被稱為“意識(shí)的內(nèi)容”或具有“特性”的狀態(tài)——其特征是“它是什么樣子的”。與頭痛相關(guān)的局部狀態(tài)與與聞咖啡相關(guān)的局部狀態(tài)是不同的，因?yàn)轭^痛和聞咖啡是不同的。 局部狀態(tài)可以用不同的尺寸來描述，從低級(jí)知覺特征(如顏色)到物體，再到完整的多模態(tài)知覺場(chǎng)景。局部狀態(tài)的一個(gè)重要子集支撐著自我體驗(yàn)，它包括情緒、情感、意志、身體所有權(quán)、顯性自傳式記憶等體驗(yàn)。 第二個(gè)區(qū)別是意識(shí)的現(xiàn)象屬性與其功能屬性之間的區(qū)別。意識(shí)的現(xiàn)象屬性指的是意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)特征。意識(shí)的功能方面涉及精神狀態(tài)由于具有意識(shí)而在生物體中所起的作用。在進(jìn)行這種區(qū)分時(shí)，我們并沒有聲稱現(xiàn)象級(jí)和功能級(jí)的關(guān)系是獨(dú)立的，僅僅是它們?yōu)?/span>ToC提供了明確的解釋目標(biāo)。我們將會(huì)看到，一些ToC關(guān)注意識(shí)的現(xiàn)象特征，另一些關(guān)注意識(shí)的功能特征，還有一些試圖同時(shí)解釋意識(shí)的功能特征和現(xiàn)象特征。 第三個(gè)區(qū)別是關(guān)于ToC可能試圖回答的局部狀態(tài)(“內(nèi)容”)的兩種問題。一方面，有人可能會(huì)問為什么一個(gè)行為主體位于某個(gè)狀態(tài)(而不是另一個(gè)狀態(tài))。另一方面，有人可能會(huì)問，為什么一個(gè)特定的局部狀態(tài)具有它所具有的經(jīng)驗(yàn)特征(而不是其他類型的經(jīng)驗(yàn)特征)。這種區(qū)別可以用雙眼競(jìng)爭(zhēng)來解釋，在這種競(jìng)爭(zhēng)中，每只眼睛都有不同的刺激(比如，右眼看到一座房子，左眼看到一張臉)，受試者的視覺體驗(yàn)在左眼刺激和右眼刺激之間交替。找一個(gè)特定的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間里，意識(shí)的內(nèi)容涉及到一座房子，而臉是沒有被有意識(shí)地感知到的。在這里，我們可以問，為什么與“房子”對(duì)應(yīng)的精神狀態(tài)是有意識(shí)的(而與“臉”對(duì)應(yīng)的精神狀態(tài)是無意識(shí)的)。值得注意的是，可能有一些內(nèi)容是不能有意識(shí)的(例如，早期感覺或調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的低水平處理)和其他只能有意識(shí)(例如，全腦整合的感知場(chǎng)景)。 本文將ToC分為四類：高階理論(HOTs)、全局工作空間理論(GWTs)、整合信息理論(IIT)以及再入和預(yù)測(cè)處理理論。盡管一些關(guān)于意識(shí)的描述跨越了多個(gè)類別，而其他的并沒有被合理地歸入這些類別(表1)，但ToC之間的四方面區(qū)分提供了一個(gè)有用的視角（除了四類之外還有注意力、學(xué)習(xí)和情感三種其他角度），可以通過它來觀察意識(shí)的當(dāng)前狀態(tài)。在接下來的內(nèi)容中，我們介紹每個(gè)類別的關(guān)鍵要素，描述一些顯著的類別內(nèi)差異，并確定與每個(gè)類別最密切相關(guān)的意識(shí)方面。然后，我們通過一些突出的經(jīng)驗(yàn)主義來說明這些ToC是如何相互聯(lián)系的，并提出一些建議。 所有HOTs的核心主張是，精神狀態(tài)是有意識(shí)的，因?yàn)樗悄撤N元表征狀態(tài)的目標(biāo)。元表征不僅僅是出現(xiàn)在處理層次中更高或更深的表征，而是以其他表征為目標(biāo)的表征(圖1)。例如，一個(gè)內(nèi)容為“我有一個(gè)移動(dòng)的點(diǎn)的視覺體驗(yàn)”的表征是元表征，因?yàn)樗膬?nèi)容涉及主體自己對(duì)世界的表征，而不是世界本身。圖1 高階理論。當(dāng)正確的高階元表征以后皮層的低階視覺信號(hào)表征為目標(biāo)時(shí)，會(huì)支持有意識(shí)的視覺知覺。HOT的支持證據(jù)來自于涉及意識(shí)內(nèi)容的前皮層區(qū)域的研究，其中重點(diǎn)是前額葉皮層——特別是當(dāng)意識(shí)和非意識(shí)條件下的表現(xiàn)相匹配時(shí)。這些理論受到證據(jù)的挑戰(zhàn)，證據(jù)表明前腦區(qū)與意識(shí)無關(guān)，可能只是主觀報(bào)告和執(zhí)行控制的必要部分。 HOTs彼此不同的一個(gè)重要方面是它們對(duì)負(fù)責(zé)意識(shí)的元表征的性質(zhì)和作用的描述。該方法的一些版本用具有概念性意旨的思想(或類似思想的狀態(tài))來識(shí)別對(duì)意識(shí)至關(guān)重要的元表征類型。另一方面，高階狀態(tài)空間理論提出，主觀報(bào)告(例如，“我知道X”這樣的陳述)是關(guān)于知覺內(nèi)容總體性模型的元認(rèn)知決定。 HOT的重點(diǎn)是解釋為什么有些內(nèi)容是有意識(shí)的，而有些則不是。然而，這些理論并不局限于這一特定的焦點(diǎn)。一個(gè)突出的例子與直覺有關(guān)，即知覺經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容往往超過“一級(jí)”感官表征中可用的信息。這里基于HOT的建議是，周邊視覺體驗(yàn)的明顯“膨脹”現(xiàn)象學(xué)是由一階狀態(tài)的高階誤報(bào)引起的。HOTs很少關(guān)注意識(shí)的全局狀態(tài)，但他們很自然地會(huì)解釋(元)表征過程的完整性來解釋全局狀態(tài)之間的區(qū)別。 一個(gè)特別有趣的問題是，HOTs是否(如果是的話，如何)解釋了各種體驗(yàn)的獨(dú)特現(xiàn)象特征。為什么與看日落相關(guān)的現(xiàn)象性特征與與頭痛相關(guān)的現(xiàn)象性特征如此不同?對(duì)這個(gè)問題的高階反應(yīng)的一般形狀是，狀態(tài)的現(xiàn)象特征是由相關(guān)的元表征狀態(tài)賦予它的屬性決定的。這種方法的大多數(shù)例子都集中在視覺體驗(yàn)上，但也有一些更高層次的嘗試，試圖解釋情緒狀態(tài)和元認(rèn)知狀態(tài)的現(xiàn)象特征，例如在一個(gè)知覺決定中感到自信的“是什么樣子”。 在意識(shí)的神經(jīng)基礎(chǔ)方面，對(duì)元表征的強(qiáng)調(diào)導(dǎo)致高階理論家強(qiáng)調(diào)前皮層區(qū)域，尤其是前額葉皮層，因?yàn)檫@些區(qū)域與復(fù)雜的認(rèn)知功能有關(guān)。然而，盡管大多數(shù)HOTs認(rèn)為意識(shí)與前路有關(guān)，但對(duì)于究竟需要哪個(gè)前路區(qū)域(或突起)存在分歧。 GWTs起源于人工智能中的“blackboard”架構(gòu)，blackboard是一個(gè)集中的資源，專門的處理器通過它共享和接收信息（注釋：“黑板”（Blackboard）一群人為了解決一個(gè)問題，在黑板前發(fā)表意見，然后在黑板上寫下看法，這樣不斷的意見交換過程中，越來越趨向于對(duì)于問題的最終解答。）第一個(gè)GWT是建立在認(rèn)知層面上的。該研究提出，有意識(shí)的精神狀態(tài)是那些對(duì)包括注意力、評(píng)估、記憶和口頭報(bào)告在內(nèi)的廣泛認(rèn)知過程“全局有效”的狀態(tài)。GWTs的核心主張是，這種認(rèn)知系統(tǒng)對(duì)信息的廣泛可及性構(gòu)成了意識(shí)經(jīng)驗(yàn)(圖2)。圖2 全局工作空間理論。意識(shí)的全局工作空間理論(GWTs)的核心主張是，當(dāng)精神狀態(tài)在額頂葉網(wǎng)絡(luò)扮演中心樞紐角色的全局工作空間中傳播時(shí)，它們是有意識(shí)的。
這一基本主張后來被發(fā)展成一種神經(jīng)理論，通常被稱為“全局神經(jīng)元工作空間理論”，根據(jù)該理論，感官信息在解剖學(xué)上廣泛分布的神經(jīng)元工作空間中被“廣播”，該工作空間由高階皮層關(guān)聯(lián)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，其中特別強(qiáng)調(diào)前額葉皮層。進(jìn)入全局工作空間是通過非線性網(wǎng)絡(luò)“ignition”實(shí)現(xiàn)的，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，反復(fù)處理放大和維持神經(jīng)表征。 像HOTs一樣，GWT關(guān)注的問題是什么使表征有意識(shí)，而GWT理論家很少試圖解釋不同類型經(jīng)驗(yàn)之間的現(xiàn)象差異?；氐轿覀兊碾p目競(jìng)爭(zhēng)的例子，GWT觀點(diǎn)的目的是解釋為什么在特定的時(shí)間點(diǎn)上與“房子”對(duì)應(yīng)的精神狀態(tài)是有意識(shí)的(而與“臉”對(duì)應(yīng)的精神狀態(tài)是無意識(shí)的)，但沒有提供直接的解釋。 GWTs在經(jīng)驗(yàn)特征問題上的相對(duì)沉默與這類理論關(guān)注意識(shí)的功能而非現(xiàn)象層面的普遍趨勢(shì)一致。GWTs研究的核心功能屬性是意識(shí)狀態(tài)以靈活的、與環(huán)境相關(guān)的方式引導(dǎo)行為和認(rèn)知的能力。根據(jù)GWTs，注意選擇和放大特定的信號(hào)，讓它們進(jìn)入工作空間(因此是有意識(shí)的)，而意識(shí)和工作記憶密切相關(guān)，因?yàn)閰⑴c的工作記憶項(xiàng)目是有意識(shí)的，并使用全局工作空間進(jìn)行廣播。 GWT在工作空間功能完整性的改變方面解釋了整體意識(shí)狀態(tài)的變化。在神經(jīng)方面，整體意識(shí)喪失表現(xiàn)為額頂葉區(qū)域的功能或動(dòng)力連接受損，而額頂葉區(qū)域被認(rèn)為是全局工作空間的“樞紐”節(jié)點(diǎn)。GWTs提出的一個(gè)重要問題是，一個(gè)工作空間到底需要什么才能符合“全局”。工作空間可以廣播的系統(tǒng)的數(shù)量(和類型)是重要的，還是發(fā)生在工作空間內(nèi)的廣播類型?或者這些考慮因素是否都與“全局工作空間”有關(guān)?
IIT的起點(diǎn)與HOTs或GWTs非常不同，它提出了一種數(shù)學(xué)方法來表征現(xiàn)象學(xué)。該理論首先提出了關(guān)于意識(shí)經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)象學(xué)特征的公式，并從這些公式中得出了關(guān)于任何意識(shí)的物理基礎(chǔ)必須滿足的屬性。然后，IIT提出，實(shí)例化這些特性的物理系統(tǒng)必然也實(shí)例化意識(shí)(見圖3)。具體地說，IIT提出，意識(shí)應(yīng)該被理解為與物理系統(tǒng)產(chǎn)生的集成信息的不可約極大值相關(guān)聯(lián)的“因果力”。綜合信息反過來與信息論數(shù)量Φ相關(guān)聯(lián)，廣義地說，它衡量一個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體產(chǎn)生了多少信息。在IIT中，意識(shí)是一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)在的、基本的屬性，它是由組成它的因果機(jī)制的性質(zhì)和它們的狀態(tài)決定的。 與HOTs和GWTs相比，IIT主要將意識(shí)與后皮層區(qū)域(包括頂葉、顳葉和枕葉區(qū)域的所謂“后熱區(qū)”)聯(lián)系在一起，部分原因是這些區(qū)域表現(xiàn)出的神經(jīng)解剖學(xué)特性被認(rèn)為非常適合產(chǎn)生高水平的整合信息。此外，與GWTs和HOTs相比，IIT本身并不指“信息處理”。相反，它將意識(shí)與系統(tǒng)的內(nèi)在因果結(jié)構(gòu)的屬性聯(lián)系起來；也就是說，一個(gè)系統(tǒng)影響自身的因果力量。根據(jù)IIT的說法，任何產(chǎn)生(不可約)集成信息的非零最大值的系統(tǒng)，至少在某種程度上是有意識(shí)的。正因?yàn)槿绱耍?/span>IIT似乎暗示已經(jīng)存在有意識(shí)的非生物系統(tǒng)。 IIT是相當(dāng)全面的，提供了全局狀態(tài)和局部狀態(tài)的意識(shí)(見圖3)。全局狀態(tài)與系統(tǒng)產(chǎn)生的不可約集成信息的總量相關(guān)聯(lián)，用Φ來度量。因此，IIT鼓勵(lì)整體狀態(tài)的一維概念，因?yàn)樗鼘⒁粋€(gè)有機(jī)體的意識(shí)水平與其Φ的價(jià)值等同起來。圖3 整合信息理論。集成信息理論(IIT)的核心主張是，意識(shí)與物理系統(tǒng)的因果結(jié)構(gòu)相同，該結(jié)構(gòu)指定了不可約集成信息的最大值。意識(shí)的內(nèi)容與因果結(jié)構(gòu)的形式相聯(lián)系，意識(shí)的水平與它的不可約性相聯(lián)系，以Φ來衡量。其中最突出的是攝動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)(PCI)，它是衡量大腦對(duì)經(jīng)顱磁刺激反應(yīng)的算法(Lempel-Ziv)。然而，PCI不等同于Φ， PCI值與整體意識(shí)狀態(tài)之間的相關(guān)性與其他意識(shí)理論并不矛盾。 雖然與大多數(shù)ToC相比，IIT提供了更全面的意識(shí)理解，但它相對(duì)較少地談到意識(shí)如何與心理的其他方面相關(guān)，如注意力、學(xué)習(xí)和記憶，而且沒有關(guān)注意識(shí)的體現(xiàn)和環(huán)境嵌入的相關(guān)性(后者也是HOTs和GWTs的一個(gè)挑戰(zhàn))。 最后，我們考慮了兩種理解意識(shí)的一般方法，它們強(qiáng)調(diào)了自上而下的信號(hào)在塑造和啟用有意識(shí)知覺中的重要性。第一種——再入理論——它將意識(shí)知覺與自上而下(反復(fù)的，再入的)信號(hào)聯(lián)系起來。第二類——預(yù)測(cè)加工理論——對(duì)大腦(和身體)功能的更一般的描述，可以用來對(duì)意識(shí)的特性進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè)。 再入理論的動(dòng)機(jī)是神經(jīng)生理學(xué)證據(jù)揭示了自上而下的信號(hào)對(duì)有意識(shí)(通常是視覺)感知的重要性。Lamme在一個(gè)著名的再入理論——局部再入理論中認(rèn)為，每個(gè)大腦皮層內(nèi)的局部再入或再入處理足以產(chǎn)生意識(shí)，但頂葉和額葉區(qū)域可能需要報(bào)告感知經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)容或利用它們進(jìn)行推理和決策(圖4)。圖4 再入理論和預(yù)測(cè)加工。再入理論和預(yù)測(cè)加工的核心主張是：有意識(shí)的精神狀態(tài)與自上而下的信號(hào)(再入;粗箭頭)，用于預(yù)測(cè)處理，傳達(dá)關(guān)于感覺信號(hào)原因的預(yù)測(cè)(細(xì)箭頭表示自底向上的預(yù)測(cè)誤差)，因此預(yù)測(cè)誤差的持續(xù)最小化實(shí)現(xiàn)了貝葉斯推斷的近似。 預(yù)測(cè)加工可以解釋意識(shí)狀態(tài)和無意識(shí)狀態(tài)之間的區(qū)別，即在知覺推理過程中，精神狀態(tài)是否屬于當(dāng)前“最佳猜測(cè)”的一部分。在雙目競(jìng)爭(zhēng)的例子中，預(yù)測(cè)過程設(shè)想了兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的知覺假設(shè)(最佳猜測(cè))，其中一個(gè)“勝出”，導(dǎo)致知覺支配。預(yù)測(cè)加工理論一般不處理全局意識(shí)狀態(tài)，但它們?cè)诮忉屓譅顟B(tài)之間的差異時(shí)，呼吁相關(guān)預(yù)測(cè)過程的完整性。關(guān)于意識(shí)的功能維度，再進(jìn)入和預(yù)測(cè)加工方法都為意識(shí)和注意之間的關(guān)系提供了明確的處理方法。就像在GWTs中一樣，注意力選擇性地促進(jìn)感覺信號(hào)，使它們到達(dá)前額葉和頂葉區(qū)域，參與有意識(shí)的通路。 ToC競(jìng)爭(zhēng)的辯論相關(guān)的數(shù)據(jù)范圍是巨大的，我們不能指望在這里提供它們的完整清單。相反，我們選擇性地概述了當(dāng)前的一些爭(zhēng)論，強(qiáng)調(diào)了可用于評(píng)估ToC的數(shù)據(jù)的多樣性。作為一個(gè)背景，認(rèn)識(shí)到理論評(píng)價(jià)的整體性是很重要的。理論不是被一個(gè)單一的發(fā)現(xiàn)所證實(shí)的；他們一般也不會(huì)因?yàn)橐淮螌?shí)驗(yàn)就被打敗。相反，理論確認(rèn)通常是一個(gè)漸進(jìn)的過程，在這個(gè)過程中，一個(gè)理論通過提供對(duì)目標(biāo)現(xiàn)象的解釋，從而解釋了廣泛的數(shù)據(jù)，并可以與鄰近領(lǐng)域的成功理論相結(jié)合，從而戰(zhàn)勝其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。 ToC的一個(gè)明顯的約束來源是意識(shí)的結(jié)構(gòu)。不同的ToC對(duì)意識(shí)的統(tǒng)一采取不同的態(tài)度。IIT非常強(qiáng)調(diào)意識(shí)的統(tǒng)一。它不僅假設(shè)意識(shí)始終是統(tǒng)一的，而且還主張意識(shí)必須是統(tǒng)一的，以激發(fā)意識(shí)與(最大)不可約的綜合信息的聯(lián)系。盡管GWTs不像IIT那樣強(qiáng)調(diào)意識(shí)的統(tǒng)一性，但意識(shí)與廣播在功能整合的工作空間中的聯(lián)系表明，他們也可能有資源提供意識(shí)統(tǒng)一性的合理解釋。其他ToC，如HOTs和再進(jìn)入/預(yù)測(cè)加工理論，與意識(shí)的統(tǒng)一相矛盾，傾向于要么只對(duì)這一屬性做出解釋，要么完全忽略它。ToC對(duì)意識(shí)統(tǒng)一性的態(tài)度上的差異，至少在一定程度上是由于對(duì)意識(shí)是否(必然)統(tǒng)一的更根本的分歧。 第二個(gè)約束來源是神經(jīng)數(shù)據(jù)。例如，人們普遍認(rèn)為小腦對(duì)于意識(shí)既不是必要的，也不是充分的。ToC應(yīng)該解釋這一事實(shí)，并解釋為什么小腦與意識(shí)無關(guān)。一些ToC很容易提供這樣的解釋——例如，IIT認(rèn)為小腦與意識(shí)無關(guān)，因?yàn)?strong>它的結(jié)構(gòu)不適合產(chǎn)生高水平的綜合信息。但這種解釋只有在其提供的說法比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能提供的說法更可信的情況下才會(huì)為一種理論提供具體的支持，而這一條件是否滿足目前仍是一個(gè)懸而未決的問題。關(guān)于前額葉在意識(shí)過程中作用的爭(zhēng)論提供了一個(gè)重要的例子。 利用各種實(shí)驗(yàn)范式，許多神經(jīng)成像研究發(fā)現(xiàn)，基于區(qū)域活動(dòng)以及額葉和其他區(qū)域之間的功能連接，有意識(shí)(無意識(shí))感知與前額葉的存在明顯互動(dòng)。少數(shù)靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究也發(fā)現(xiàn)，有意識(shí)的內(nèi)容可以從雙眼競(jìng)爭(zhēng)、連續(xù)的閃光抑制和快速串行呈現(xiàn)的視覺刺激時(shí)的前額葉活動(dòng)模式中解碼出來。損傷證據(jù)和來自大腦刺激的證據(jù)也被用來論證前額葉活動(dòng)在意識(shí)中起著至關(guān)重要的作用。 HOT和GWT的支持者們使用這些發(fā)現(xiàn)來支持他們的說法。對(duì)此，IIT和再入理論的支持者認(rèn)為，觀察到的前額葉活動(dòng)是意識(shí)的一個(gè)(非必要的)結(jié)果，可能與對(duì)意識(shí)內(nèi)容的認(rèn)知訪問和提供行為報(bào)告的能力有關(guān)，而不是與有意識(shí)的感知有關(guān)。那些支持這種“腦后”觀點(diǎn)的人認(rèn)為，包含部分知覺、頂葉皮層和楔前葉的后皮層過程足以滿足知覺體驗(yàn)，而“腦前”過程則不是必需的。“大腦后部”的提倡者還利用了積極的證據(jù)來支持大腦后部活動(dòng)和意識(shí)之間的緊密耦合。最后，“大腦前部”對(duì)解碼研究的解釋是有挑戰(zhàn)的，因?yàn)樗砻鳎?/span>有意識(shí)的內(nèi)容可以從一個(gè)特定的區(qū)域“讀出”，但并不能證明大腦本身正在從那個(gè)區(qū)域“讀出”那些內(nèi)容，從而構(gòu)成了一種相關(guān)的元表示或全局廣播。 雖然關(guān)于“大腦前部”和“大腦后部”的爭(zhēng)論確實(shí)涉及到神經(jīng)生物學(xué)數(shù)據(jù)，例如，關(guān)于前額皮質(zhì)的解剖學(xué)邊界在哪里存在分歧，其核心是關(guān)于意識(shí)和認(rèn)知通路之間關(guān)系的分歧。關(guān)于這個(gè)問題的爭(zhēng)論反映在不同的ToC對(duì)連接通路的態(tài)度上。GWTs將認(rèn)知通路置于他們對(duì)意識(shí)的描述的核心，這表明不僅意識(shí)的內(nèi)容總是可以被認(rèn)知通路所獲取，而且認(rèn)知通路的基礎(chǔ)過程也是意識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)。其他的理論，如IIT和局部重復(fù)敘述，否認(rèn)意識(shí)和認(rèn)知途徑之間的密切關(guān)系，認(rèn)為精神狀態(tài)可以是有意識(shí)的，但不能直接控制思想和行動(dòng)，而且在原則上，精神狀態(tài)可以在沒有意識(shí)的情況下直接控制思想和行動(dòng)。 為了檢驗(yàn)意識(shí)的理論(ToC)，我們需要能夠可靠地檢測(cè)意識(shí)和它的缺席。目前，實(shí)驗(yàn)人員通常依賴被試的自省能力，直接或間接地，來確定他們的意識(shí)狀態(tài)。這種方法是有問題的，因?yàn)椴粌H自省的可靠性有問題，而且有許多生物體或系統(tǒng)(例如，嬰兒、腦損傷個(gè)體和非人類動(dòng)物)可能是有意識(shí)的，但不能產(chǎn)生自省報(bào)告。因此，迫切需要識(shí)別意識(shí)的非自省的標(biāo)記。近年來提出了許多這樣的指標(biāo)。其中一些——如擾動(dòng)復(fù)雜性指數(shù)(PCI)——被認(rèn)為是意識(shí)本身的標(biāo)記，而另一些——如視動(dòng)眼震反應(yīng)或神經(jīng)動(dòng)力學(xué)中的獨(dú)特分支——被認(rèn)為是特定類型的意識(shí)內(nèi)容的標(biāo)記。然而，無論它的重點(diǎn)是什么，任何被提出的意識(shí)指標(biāo)都必須被驗(yàn)證:我們需要知道它既敏感又具體。解決測(cè)量問題似乎需要一種既不完全基于自省，也不完全基于理論考慮的驗(yàn)證方法。文獻(xiàn)中有許多解決這個(gè)問題的建議，但沒有一個(gè)是毫無爭(zhēng)議的。 也許評(píng)估ToC最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)來源涉及新穎的預(yù)測(cè)。如果ToC要做出被證實(shí)的新預(yù)測(cè)，那么它將得到強(qiáng)有力的支持，尤其是與那些未能做出相關(guān)預(yù)測(cè)的理論相比，或者與做出不同和不相容的預(yù)測(cè)的理論相比。當(dāng)代ToC做出的許多新奇的預(yù)測(cè)都很難驗(yàn)證。例如，再入和IIT報(bào)告都預(yù)測(cè)在后皮層活動(dòng)可以支持意識(shí)體驗(yàn)，而不需要前皮層的貢獻(xiàn)，但目前我們?nèi)狈煽康姆椒▉眚?yàn)證這種說法，因?yàn)轵?yàn)證依賴于主觀報(bào)告，而這反過來又需要前皮層活動(dòng)。 在某些情況下，方法學(xué)的進(jìn)步可能帶來可測(cè)試性范圍內(nèi)的新穎預(yù)測(cè)。來自IIT的一個(gè)驚人預(yù)測(cè)是，神經(jīng)結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致意識(shí)體驗(yàn)的變化。之所以會(huì)出現(xiàn)這種預(yù)測(cè)，是因?yàn)樵?/span>IIT中，神經(jīng)機(jī)制規(guī)定的因果結(jié)構(gòu)對(duì)意識(shí)至關(guān)重要。這意味著，如果有人干預(yù)神經(jīng)機(jī)制，從而改變因果結(jié)構(gòu)，那么即使相應(yīng)的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)沒有改變，意識(shí)也可以改變，這一預(yù)測(cè)是特別反直覺的。這樣的假設(shè)，雖然不能輕易地從這里討論的其他理論中得出，但可以用精確的介入方法(如光遺傳學(xué))在動(dòng)物感知決策模型中進(jìn)行測(cè)試。 評(píng)估ToC競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)特別富有成效的方法是關(guān)注有意識(shí)(而不是無意識(shí))處理的時(shí)間剖面，例如反映在電生理記錄中的事件相關(guān)電位。一些理論家認(rèn)為，意識(shí)知覺在刺激呈現(xiàn)后有一個(gè)早期(120-200 ms)的開始，他們認(rèn)為有證據(jù)表明，意識(shí)知覺和早期開始的模態(tài)與特定的負(fù)性事件相關(guān)電位（意識(shí)負(fù)性反應(yīng)）之間存在強(qiáng)大的相關(guān)性，同時(shí)質(zhì)疑先前討論的晚發(fā)信號(hào)的可靠性，如P3b(在刺激開始后約300 ms觀察到的一種正向事件相關(guān)電位)。其他理論家則認(rèn)為知覺意識(shí)出現(xiàn)的時(shí)間要晚得多(大約250-400毫秒)。除了有爭(zhēng)議的P3b之外，對(duì)晚發(fā)性的描述還受到各種似乎與這個(gè)時(shí)間尺度相匹配的知覺現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)，包括心理再反射期、注意力眨眼和后繼效應(yīng)。支持知覺意識(shí)晚發(fā)性的證據(jù)通常支持更高階和全局工作空間ToC。在可預(yù)見的未來，知覺經(jīng)驗(yàn)的“早發(fā)”和“晚發(fā)”之間的爭(zhēng)論可能仍然是討論的中心話題。請(qǐng)注意，意識(shí)處理的時(shí)間剖面問題與對(duì)持續(xù)時(shí)間的感知和意識(shí)“時(shí)刻”的時(shí)間特征不同。 目前，在意識(shí)科學(xué)中，ToC通常被用作“敘事結(jié)構(gòu)”。盡管它們提供了神經(jīng)和行為數(shù)據(jù)的解釋，但在設(shè)計(jì)研究時(shí)考慮理論驗(yàn)證的問題仍然很少見。雖然以這種方式使用理論沒有錯(cuò)，但未來的進(jìn)展將取決于能夠測(cè)試和消除ToC歧義的實(shí)驗(yàn)。我們通過確定三個(gè)問題來結(jié)束我們的綜述。 首先，ToC需要精確地發(fā)展，因?yàn)槟切┲粚?duì)模糊和不精確的結(jié)構(gòu)有吸引力的理論只能產(chǎn)生模糊和不精確的預(yù)測(cè)。例如，HOTs和預(yù)測(cè)處理和再入理論需要指定具有意識(shí)(特定方面)特色的元表示和再入或預(yù)測(cè)過程的種類；IIT需要對(duì)意識(shí)的功能輪廓和環(huán)境的影響以及對(duì)意識(shí)的體現(xiàn)做出精確的暗示；GWT需要提供一個(gè)原則性的說明，說明哪些工作空間符合相關(guān)意義上的“全局”。在這里，一個(gè)有希望的方法是使用計(jì)算模型來為可能用相對(duì)抽象或概念性的術(shù)語表述的ToC帶來機(jī)械特性。 除了更具體外，ToC還需要更全面。在很大程度上，ToC傾向于關(guān)注特定種類的局部狀態(tài)(知覺經(jīng)驗(yàn)，側(cè)重于視覺)、特定種類的全局狀態(tài)(普通清醒意識(shí))和特定種類的有意識(shí)生物(成年人)。盡管理論家們有充分的理由傾向于把注意力集中在意識(shí)狀態(tài)和生物的一個(gè)有限類別上，但一個(gè)全面的ToC必須公正地對(duì)待意識(shí)的豐富多樣性。關(guān)于局部狀態(tài)，ToC必須超越知覺，并考慮例如影響，時(shí)間，意志和思想。關(guān)于全局狀態(tài)，ToC必須超越普通的清醒狀態(tài)，并解釋與之相關(guān)的獨(dú)特的意識(shí)模式，例如，做夢(mèng)、冥想、意識(shí)障礙和精神愉悅狀態(tài)。關(guān)于有意識(shí)的生物，ToC必須超越成人的經(jīng)驗(yàn)，并解決有關(guān)人類嬰兒、非人類動(dòng)物甚至人工系統(tǒng)的意識(shí)問題。 要解決的第三個(gè)問題是測(cè)量問題：識(shí)別可信賴的意識(shí)的測(cè)量方法的問題。解決這個(gè)問題是至關(guān)重要的。第一個(gè)涉及意識(shí)內(nèi)容的檢測(cè)，在這里，主要的挑戰(zhàn)是區(qū)分有意識(shí)和無意識(shí)的精神狀態(tài)的方法，這些精神狀態(tài)不會(huì)對(duì)意識(shí)的功能特征做出有爭(zhēng)議的假設(shè)。另一種版本的測(cè)量問題關(guān)注的不是內(nèi)容而是生物。這里的問題包括我們如何確定意識(shí)在動(dòng)物王國(guó)里的分布；某些類別的大腦類器官或人工智能系統(tǒng)是否有意識(shí)。當(dāng)意識(shí)被保留在創(chuàng)傷性腦損傷的情況下，同樣的挑戰(zhàn)是開發(fā)出一種測(cè)量意識(shí)的方法，以避免關(guān)于其功能輪廓的有爭(zhēng)議的假設(shè)。
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