化約是什么意思？化約是什么意思是什么

化約是什么意思？我們一起來看看吧。首先，這個詞的意思是指一個人的思想，行為，舉止等方面的表現。而“不知羞恥”這個詞，就是指一個人的思想，行為和舉止的低下。所以，“不知羞恥”這個詞，其實是貶義詞。那么，為什么會出現這樣的情況呢？主要是因為古代社會的封建思想，導致人們認為男人應該有一定的地位，而女人只能依附于男人。這樣的思想，在當時的社會環境下，是非常普遍的。

一：化約是什么意思是什么

反要約指受要約人對要約人的要約條款感到不滿意，再按照自己所能接受的條款在原要約的基礎上向原要約人提出新的要求，是受要約人將要約人發出的要約的內容加以放大、縮小或變更后而予以接受的行為。即新的要約。《合同法》第三十條表述為“受要約人對要約的內容作出實質性變更的，為新要約。”反要約就是受要約方對收到的要約提出異議或者從本質上改變了原要約，他所發出的就不能視作是承諾而是反要約又稱新要約。

二：不可化約是什么意思

即是不可以化成分數的無理數，可理解為不可通分約分，即不可化成分數

三：化約性是什么意思

意識和底層的神經活動之間如何聯系起來？試圖解釋這一問題的意識理論層出不窮。然而，隨著實驗數據積累，眾多的意識理論并沒有被逐漸證偽，反而數量持續增加，這種現象促使人們對現有理論進行整合。2022年5月發表于 Nature Reviews Neuroscience 的綜述文章，回顧了四類重要的「意識理論」：高階理論、全局工作空間理論、整合信息論和復饋/預測處理理論。通過經典的實驗爭論說明這些理論的聯系與區別，從而為理解意識科學的研究現狀提供了一個視角，以期推動意識理論和實驗研究之間的良性循環，使我們更深刻地理解意識這個最深刻的奧妙。

撰文 | Anil K. Seth & Tim Bayne

翻譯 | 李路凱、陳斯信

論文題目：

Theories of consciousness

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41583-022-00587-4

目錄

摘要

一、引言

二、預備知識

三、四類意識理論路徑

1. 高階理論

2. 全局工作空間理論

3. 整合信息論

4. 復饋/預測處理理論

四、意識理論的評估標準和發展方向

五、展望

摘要

近年來，有關意識的生物和物質基礎的理論層出不窮。好的理論能夠指導實證研究，解釋實驗數據，開發新型實驗技術，以及擴展我們控制感興趣的實驗現象的能力。然而，在意識領域，目前的理論如何相互關聯或者能否用實驗鑒別，尚不清楚。為了闡明這一復雜的領域，我們回顧了四類重要的意識理論（Theories of Consciousness，TOC）路徑：高階理論（higher-order theories，HOT）、全局工作空間理論（global workspace theories，GWT）、整合信息論（integrated information theory，IIT）和復饋/預測處理理論（re-entry and predictive processing theories）。通過指明它們試圖解釋的意識問題、它們的神經生物學承諾、以及它們引證的實驗證據，刻畫了這四類路徑的主要特征。我們考慮了一些重要的實驗爭論如何可能區分不同理論，并列舉了三個意識理論需要發展的方向，使它們能夠被神經科學實驗所檢驗。有理由相信，意識理論的迭代發展、驗證和比較將導向更深刻的理解。

一、引言

在意識科學復蘇的最初幾十年，研究者們側重于尋找“意識的神經相關物” （neural correlates of consciousness, NCC）。嚴格地說，NCC是足以構成某種意識狀態的最小神經事件集；在實踐中，尋找NCC包括尋找與意識最密切相關的大腦狀態和過程[1-3]。專注于尋找NCC的工作是有用的，因為 NCC“理論中立”，為具有不同理論和哲學背景的研究人員提供了共同的語言和方法。然而，NCC框架的局限性變得越來越明顯，比如難以將NCC從意識的神經先決條件和附帶影響中區分出來[4-7]。為了應對這些限制，人們越來越

NCC的研究方法強調意識與大腦活動之間的相關性，而ToC則側重于鑒別意識特征與神經機理之間的解釋性聯系[10]。話雖如此，理論家們經常采用不同的話語體系來解釋神經活動和意識之間的聯系。一部分人認為，令人滿意的ToC應該縮小“解釋鴻溝”（方框 1），使神經活動和意識之間的關系，像水的化學結構與其總體特性之間的關系一樣，清晰明了[11]。另一部分人認為，“解釋鴻溝”不一定能完全消除，但仍然希望有一個框架可以解釋意識的某些方面，減少或消除有關意識的生理基礎的神秘感[12,13]。還有一部分人認為， “解釋鴻溝”具有誤導性，不應該被意識科學認真對待[14,15]。

方框1

意識理論和“困難問題”

20世紀90年代，大衛·查默斯 (David Chalmers) 區分了意識的“困難”和“簡單”問題[164]。簡單問題涉及與意識相關的功能和行為，而困難問題涉及意識的（現象，主觀）體驗。使這個難題變得困難的是“解釋鴻溝”[165]——這是一種直覺，即似乎不可能用物理或功能術語對主觀體驗給予完全還原論的解釋。

一些意識理論（比如整合信息論和某些版本的高階理論）直接著手處理困難問題。其它一些理論（比如全局工作空間理論）

意識領域的一個關鍵問題是，困難問題應當由科學來解決嗎？還是應當被擱置而不是被解決？認為困難問題應當被擱置的人經常爭辯說，正是我們用來表達自身意識狀態的概念（“現象概念”）的特殊性，導致了這個難題的出現[167,168]。一個相關的觀點是幻覺主義，它認為我們實際上并沒有現象狀態，而只是將自己表示為具有這種狀態[14,15]。不管這些假說的優點是什么，隨著我們解釋、預測和控制意識的現象屬性和功能屬性的能力增強，困難問題或許會變得沒那么棘手[166,169]。

表1列出了現有的眾多ToC。值得注意的是，隨著實驗數據的積累，眾多ToC并沒有逐漸被證偽從而被放棄，它們的數量不降反增。這種現象促使人們將現有理論相互整合[16]，或進行“對抗式合作”。在“對抗式合作”中，對于某個實驗的結果是否會支持或破壞某個理論，不同理論的支持者們需要事先達成一致[17]。然而，理論整合和“對抗式合作”都存在重大挑戰，我們將討論這一點。

表格1 | 意識理論選集

在這篇綜述中，我們考慮了ToC之間的關系，以及它們與實驗數據的聯系。我們指明了幾條發展路徑，能夠讓理論發展和實證研究相互支持和促進，從而尋找令人滿意的對意識體驗的科學解釋。我們只考慮那些本身以神經生物學術語表達的理論，或者被合理地認為包含可以用神經生物學術語表達的主張的理論。（正如我們將看到的，一些“神經生物學”ToC使用信息論或“功能之間的聯系”等抽象語言進行表達，僅因為其抽象語言能與特定的神經機制建立聯系而被稱為“神經生物學”）。另外，我們只考慮與已知物理理論一致的神經科學理論。我們也不考慮將意識直接與量子力學過程聯系起來的理論（比如[18,19]）。

二、預備知識

ToC之間“雞同鴨講”的主要原因之一是它們通常具有不同的解釋目標。因此，我們首先考慮，一個詳盡的ToC需要解釋哪些內容。即使這個問題也存在爭議，理論家們在ToC應該解釋什么樣的意識現象上經常無法達成一致。

意識的核心問題是“第一人稱體驗”或“主觀知覺”。雖然，除了循環定義以外，無法對這些術語進行定義，但意識研究的對象可以用一些直觀的特征來進行區分和限定。比如使用“有某種感覺”（something it is like）來描述某個生物體具有意識[20]，使用“感覺起來怎么樣”（what it is like）來區分兩種不同的意識狀態。一個詳盡的ToC不僅需要解釋為什么一些生物體或系統有意識而另一些沒有意識，還需要解釋為什么不同的過程導致不同的意識狀態。

意識狀態可以分為兩類：全局狀態和局部狀態。全局狀態描述生物體的整體主觀特征，并與覺醒水平的變化、行為反應的變化有關。常見的全局狀態包括清醒、做夢、鎮靜、最低意識狀態（或許還包括迷幻狀態）。這些全局狀態有時被稱為“意識水平”，但我們更喜歡“全局狀態”這個術語，因為它留下了這樣一種可能性，即這些狀態無法在單一維度上被完整地排序，而最適合在多維空間內被描述[21]。

局部狀態——通常被稱為“意識的內容”或具有“感質（qualia）”的狀態——的特征被“這種狀態感覺起來怎么樣”所刻畫。頭痛的局部狀態與聞咖啡的局部狀態不同，因為頭痛的感覺與聞咖啡的感覺不同。局部狀態的描述可以具有多層級的顆粒度，從低級的感知特征（例如顏色）到單個物體，再到完整的多模態場景感知。一些重要的局部狀態構成了自我體驗的基礎，自我體驗包括情緒、情感、意志、擁有身體的感覺、明晰的自傳體記憶等[13, 22-24]。雖然神經生物學理論傾向于

第二個區別是意識的現象屬性和功能屬性之間的區別。現象屬性是指意識的主觀體驗特征，也就是說“感覺起來怎么樣”。功能屬性

第三個區別是ToC可能試圖回答的，有關局部狀態（“內容”）的兩種問題。一方面，人們可能會問為什么生物體處于某個局部狀態（而不是另一個局部狀態）。另一方面，人們可能會問，為什么一個特定的局部狀態具有它所具有的主觀體驗特征（而不是其它類型的特征）。這種區別可以用雙目競爭實驗來解釋。在雙目競爭實驗中，被試的每只眼睛都接收到不同的刺激（例如，右眼呈現房子，左眼呈現人臉），被試的視覺體驗在左眼刺激和右眼刺激之間交替[28]。在特定時刻，意識內容只包含房子，而不包含人臉，此時，我們可以問，為什么在這一刻對應于“房子”的心理狀態是有意識的（而“人臉”的心理狀態無意識），我們也可以問為什么房子的視覺體驗具有它們所具有的獨特的體驗特征，而不是具有看到一張臉，聽到鈴鐺響或感到疼痛時的體驗特征。值得注意的是，可能有一些內容是不可能有意識的（例如，初級感知或調節系統中的低級處理過程），而其它內容只能是有意識的（例如，全局整合的感知場景）。因此，除了解釋為什么某些心理內容在某些情景中是有意識的，而在其它情景中不是，另一個挑戰是解釋，為什么某些內容永遠不會是有意識的，而某些內容只能作為有意識的存在。

大多數ToC并沒有試圖同時解決我們剛剛闡明的所有意識問題，它們試圖解釋意識的某些方面的問題，它們或許將這種努力看做邁向詳盡完整的意識理論的一步。雖然，只研究意識的某一方面，這種局限本身并不構成對某一ToC的批駁和反對，但這確實意味著意識理論之間的相互比較變得沒有那么簡單而直接了。如果不同理論針對意識的不同方面（例如，一種理論專注于意識的現象特征，另一種理論

本文回顧的ToC分為四類：高階理論（HOT），全局工作空間理論（GWT），整合信息論（IIT）以及復饋/預測處理理論。雖然某些對意識的解釋跨越了多個類別，而另一些則無法合理地歸入這些類別中的任何一個（表格 1），但這種四分類方法提供了一個視角，有助于理解意識科學的研究現狀（方框2；關于其它對理論進行分組的方式，見[29]）。在下文中，我們將介紹每個類別的關鍵元素，描述一些值得注意的類別內差異，并指明最密切相關的意識問題。然后，我們根據一些經典的實驗爭論，來說明這些ToC如何相互關聯，并提出了幾個建議，我們認為這些建議將有助于推動意識的理論發展和實驗研究之間的良性循環。

方框2

其他方案：注意、學習和情感

除了本文提及的理論方法（表1）之外，意識理論還包含許多其它方向。一種方法側重于注意力。例如，Graziano的注意力圖式理論（attention schema theory）將有意識的感知與注意力控制模型聯系起來[148]。另一種基于注意力的意識理論是被注意的中間表征理論（attended intermediate representational theory）。該理論首先由Jackendoff[141]提出并由Prinz[142]發展，該理論認為，當中級感知表征獲得注意力時，意識就會發生。

其它理論方向側重于學習。比如Jablonka和Ginsburg認為，“無限聯想學習”提供最小意識，這種學習機制使生物體將自身的驅動力與新穎、復合和非反射誘導的刺激或動作聯系起來[150]。其它基于學習的理論與我們已經描述的一些理論部分重疊，比如Cleeremans版本的高階理論[34,140]和Lamme的局部循環理論（local recurrency account），后者認為循環信號憑借其在學習中的作用產生意識[65]。基于學習的理論也與“選擇主義”密切相關，它們認為意識

基于情感的理論強調大腦在生理調節中的作用，作為意識的基礎。比如Damasio認為意識依賴于生物體生理狀況的分層嵌套表征[147,170]，他還將情感與預測處理過程相結合，在控制導向的內感受預測過程中建立意識體驗[13,77,90]。一些基于情感的理論否認皮層中的機制是意識所必需的，而將產生意識的機制定位在腦干中[171,172]（反對的觀點另見參考文獻 173）。

三、四類意識理論路徑1. 高階理論

所有高階理論（HOT）共有的核心主張是，某種精神狀態是有意識的，當且僅當它成為某種元表征狀態指向的目標。元表征不僅僅指在層次化處理結構中位于更高層或更深層的表征，而是指以其它表征為指向目標的表征（圖1）。例如，內容為“我正在經歷的視覺體驗中包含一個正在移動的點”的表征是一個元表征，因為它的內容涉及自己對世界的表征，而不是世界本身。

不同HOT之間的重要區別之一，是它們對負責意識的元表征的性質和作用的解釋不同。某些HOT發現某些元表征對包含思想的意識（或類似思想的狀態）至關重要[30-32]。另一些HOT則從計算的角度進行說明。在自組織元表征解釋中，高階大腦網絡將低階網絡編碼的表征重新編碼成元表征，這一過程與意識有關[33, 34]。此外，高階狀態空間理論提出，主觀報告（例如，諸如“我感知到了X”之類的陳述）是關于感知內容的生成模型的元認知（高階）決策[35]。然而，感知現實監測理論（perceptual reality monitoring）假設，當高階網絡將某個一階表征當做外部世界的可靠反映時，意識感知就會產生[36, 37]。

正如前文所述，HOT專注于解釋為什么有些內容是有意識的，而另一些則沒有。但下述HOT也不局限于解釋這一點——它們也能用來解決有關局部狀態的體驗特征的問題。一個典型的例子考察了這樣一種（有爭議的）直覺，即感知體驗的內容通常超過“一階”感官表征中的有效信息，比如周邊視覺體驗[38,39]。對此，基于HOT的假說認為，周邊視覺體驗“膨脹”的現象是由一階狀態的高階表征錯誤造成的。HOT方法還能解釋為什么某些內容是不可能有意識的（它們不能成為適當的元表征狀態的目標），以及為什么某些內容必然是有意識的（它們必然伴隨有適當的元表征狀態）。HOT很少

一個特別有趣的問題是HOT能否（如果能，如何）解釋各種體驗的獨特體驗特征。為什么欣賞日落的體驗特征與頭痛的體驗特征如此不同？對于這個問題，HOT的回應大體如下：一個狀態的體驗特征是由相關的元表征狀態賦予它的屬性決定的。大多數這類解釋都集中在視覺體驗上[40]，但也有解釋情緒狀態[41]和元認知狀態的工作，例如在感知決策過程中，自信的感覺是什么樣的[42, 43]。最后，任何完全還原論版的HOT都必須解釋為什么各種屬性的表征會產生相應的體驗，以及神經活動最初如何使這些屬性呈現。

HOT主要解釋了心智狀態具有意識的原因，因此，該方法不提出任何關于意識功能的特定觀點。事實上，一些HOT淡化了意識具有獨特功能的觀點[44]。另一些版本的HOT，通過與信念判斷和錯誤監測相關的元認知過程，來鑒別意識的功能作用[45]。此外，盡管HOT允許有意識的心智狀態伴隨有意識的元認知判斷——例如顯式的行為監測或主觀信念的報告——但大多數HOT并不要求有意識的感知必然伴隨相應的有意識的元認知狀態。相反，若元表征想要被意識到，它必須成為合適的元表征狀態的對象。

從意識的神經基礎角度考慮，對元表征的著重

圖1：高階理論。意識的高階理論（HOT）的核心主張是，心智狀態有意識的原因是它成為了特定種類的元表征指向的目標。例如，后部皮層中的視覺信號的低階表征，在被正確類型的高階元表征所指向時，將提供有意識的視覺感知。認為前部皮層區域，特別是前額葉區域，參與意識內容的產生的實證研究，是HOT的支持性證據，特別是當有意識和無意識狀態都與之匹配時[30,100]。將元認知與前額葉區域聯系起來的病變證據，也間接地支持HOT[153]。HOT也受到一些實證研究的挑戰，比如某些研究認為前部區域與意識無關[108, 154]，它可能只是為了實現主觀報告和執行控制而存在[6]。

2. 全局工作空間理論

全局工作空間理論（GWT）起源于人工智能中的“黑板”架構，黑板是一種中央資源庫，各種專用處理器通過它共享和接收信息。第一個GWT[47]是在認知層面上構建的，它提出，有意識的心智狀態是那些“全局可用”的狀態，能被各種認知過程利用，包括注意力、評估、記憶和口頭報告。GWT的核心主張是，信息能夠被各式各樣的作為信息消費者的認知系統所利用，這種可利用性構成了意識體驗（圖 2）。

這一基本主張后來發展成了神經理論——通常被稱為“全局神經元工作空間理論”——根據該理論，當感覺信息在神經元工作空間內“廣播”時，感覺信息可以獲得意識，該工作空間在解剖學上廣泛存在于高級聯合皮質內，特別是（但也不只是）前額葉[48, 49]。對全局工作空間的訪問需要通過非線性網絡“點火”實現，其中的循環處理過程放大并維持神經元表征[50]。與元表征相比，對點火和廣播的強調是GWT與HOT方法的差異之一。

與HOT類似，GWT

GWT在意識體驗的特征問題上相對沉默，但與此同時更

GWT根據工作空間功能完整性的變化來解釋意識的全局狀態的變化。在神經活動上，意識的全局性喪失有兩個方面的反映。一方面是位于額葉與頂葉的，被認為是全局工作空間中的“樞紐”節點的區域，它們的功能連接或動態連接受損[52]。另一方面是功能連接越來越傾向于直接反映潛在的結構連接模式[53-55]。

GWT引出的一個重要問題是，工作空間需要具備哪些條件才能具有“全局”性質[25, 56]。是工作空間所廣播的消費者認知系統的數量（和類型）更重要？還是工作空間內發生的廣播類型更重要？還是這兩個因素都與“全局工作空間”有關？如果我們想知道 GWT能對嬰兒、腦損傷個體、接受過裂腦手術的人、非人類動物和人工智能系統的意識做出什么預測，就需要回答這些問題。

圖2：全局工作空間理論。GWT的核心主張是，心智狀態在全局工作空間內廣播時具有意識，額葉與頂葉區域的神經網絡在全局工作空間中扮演著中心樞紐般的角色。當局域處理系統（例如感覺區域）被點火時，其中的活動會暫時性地具有對工作空間的“可移動性”[155]。對GWT的實驗證據支持包括，將意識與點火的神經元特征信號，或長程信息共享的神經元特征信號相關聯的研究[48, 49, 53, 101]。在外界刺激發生約200-300ms之后，對應于有意識狀態或無意識狀態的試次，前部皮層區域的神經活動具有差異，這種差異被認為是“點火”的神經元特征信號。這類實驗包括“無報告范式”實驗[111] （另見[156]）。這種研究最近已推廣到解碼領域。例如，刺激后約300ms的神經活動模式能被用來預測主觀報告，而且這種方法可在不同感知模態間泛化[119]。有意識或無意識的內容的長程信息傳遞特征已經使用一系列方法進行了鑒定[49, 102]。與高階理論一樣，GWT受到前部區域可能參與行為報告而不是意識本身的證據的挑戰。

3. 整合信息論

整合信息論（IIT）的出發點與HOT或GWT非常不同——它提出了一種數學方法來描述現象學的特征。該理論先提出了關于意識體驗的現象學特征的公理（即，不證自明的、適用于所有可能形式的意識的屬性），然后從這些公理推導出任何意識的物理底層所必須滿足的屬性。接著，IIT提出，將這些屬性實例化的物理系統，必然也將意識實例化[57-60]（見圖3）。具體來說，IIT提出，應該將意識理解為“因果力量”（cause-effect power），與物理系統產生的整合信息（integrated information）的不可化約的最大值相關。反過來，整合信息與信息理論上的數量Φ有關，它衡量的是——廣義上——一個系統作為一個整體（而不是獨立考慮的各部分），產生多少信息。在IIT中，意識是一個系統的內在的、基本的屬性，它既由組成該系統的因果機制的性質決定，也由這些機制的狀態決定[60]。

與HOT和GWT相反，IIT主要將意識和后部皮層區域（所謂的“后部熱區”，包括頂葉、顳葉和枕葉區域）聯系起來。部分原因是，據說，這些區域表現出的神經解剖學特性，很適合產生高層次的整合信息[59]。GWT和HOT（在功能層面）將意識與皮層信息處理的各個方面聯系起來。與它們不同，IIT并不是指“信息處理”本身，而是將意識與一個系統的內在因果結構（即一個系統影響自身的因果能力）的屬性聯系起來。根據IIT，任何能產生最大值非零的（不可化約的）整合信息的系統，至少在某種程度上，都是有意識的。因此，IIT似乎意味著，有意識的非生物系統已經存在[61]。

IIT是相當全面的理論，對意識的全局狀態和局部狀態都提供了說明 [59]（見圖3）。全局狀態與系統產生的不可化約的整合信息量有關，用Φ來衡量。因此，IIT贊成用單維概念來把握全局狀態，因為它把一個有機體的意識水平等同于它的Φ值。而局部狀態的體驗特征，可以用“概念結構”（conceptual structures）來理解，IIT將其視為高維空間中的“形狀”，由系統的機械性因果結構所規定。這些形狀產生了（或者說等同于）特定種類的現象特征。例如，視覺體驗的空間性質，與早期視覺皮層中的網狀機制所規定的因果結構有關[62]。意識的全局統一性是從整合信息的整合角度來解釋的——整體產生的信息超過了各個部分產生的信息。最后，當且僅當內容被納入一個因果“復合體”中，內容才是有意識的（否則則是無意識的）。這兒的復合體是物理系統的一個子集，支撐了最大的不可化約的整合信息。

圖3：整合信息論。整合信息論（IIT）的核心主張是，意識與物理系統的因果結構是相同的，規定了不可化約的整合信息的最大值。意識的內容與因果結構的形式有關，而意識的水平則與因果結構的不可化約性有關，可用數字Φ來衡量[59]。在解剖學上，IIT與后部皮層的“熱區”有關。要對這一核心主張進行實證評估很有挑戰性，主要是因為，對Φ的測量是不可行的（除了對某些簡單的模型系統）。目前，人們已經開發了各種Φ的替代指標[157]，有的指標看起來很有前景。其中，最令人矚目的是擾動復雜指數（perturbational complexity index，PCI），它測量的是大腦對經顱磁刺激的反應的算法復雜度（Lempel-Ziv）[158]。重要的是，PCI，在跟蹤有神經系統損傷的病人的全局意識狀態方面，具有診斷和預后價值[158]。然而，PCI并不等同于Φ，而且PCI值與全局意識狀態之間的相關性與其它意識理論并不矛盾。一些心理物理學研究間接支持了IIT，證據表明，視覺皮層內側向連接強度的局部變化，可以改變視覺空間的結構[116]，而全局狀態的變化，則與后部皮層區域功能多樣性和整合能力的降低有關[159]。不過，有證據表明，前部皮層區域的活動是知覺意識所必須的，這將對IIT構成挑戰。

回到雙目競爭的例子，IIT解釋了為什么受試者報告說看到了一棟房子（而不是一張臉）。IIT所主張的假說是，受試者的報告所依據的情結，與對應于內容“房子”（而不是內容“臉”）的概念結構有關。而且，IIT用對應概念結構的“形狀”，來解釋看到房子和看到臉這兩種體驗的區別。

雖然IIT對意識的各個方面提供了比大多數ToC更全面的處理，但它對意識和心智的其它方面（如注意力、學習和記憶）的關系說得比較少，而且也沒有

4. 復饋/預測處理理論

最后，我們考慮兩種理解意識的整體路徑，它們強調自上而下的信號在塑造和促成意識知覺方面的重要性。第一類——復饋理論（re-entry theories）——本身就是一種ToC，將有意識的知覺與自上而下的（循環的、復饋的）信號聯系起來[65, 66]。第二類——預測處理理論（predictive processing theories）——本身不是ToC，但是是對大腦（和身體）功能的更一般的描述，可以用來解釋和預測意識的屬性[67]。

復饋理論的動機是，神經生理學揭示了自上而下信號對有意識的知覺（通常是視覺）的重要性（例子見參考文獻68-70）。在一個著名的復饋理論——局部循環理論（local recurrency theory）中，Lamme認為，在知覺皮層內的局部循環或復饋，足以產生意識（前提是其它有利因素具有完整性，比如腦干的喚醒）。但可能需要頂葉和額葉區域來對知覺體驗的內容進行報告，或利用它們進行推理和決策[65,71]（圖4）。

圖4：復饋/預測處理理論。復饋理論和預測處理的核心主張是，有意識的心理狀態，與自上而下的信號傳遞（復饋；粗箭頭）有關；對于預測處理來說，這些信號傳遞的，是對感覺信號原因的預測（細箭頭表示自下而上的預測誤差）；因此，對預測誤差的不斷優化，近似于貝葉斯推理。在大多數預測處理理論中，意識的內容是由自上而下的預測內容所指定的。支持這些理論的證據，來自于一些將自上而下的信號與知覺體驗聯系起來的研究[68-70, 160]。大量的研究進一步支持了預測處理理論，證據表明，預期（expectation）塑造了意識知覺的內容與速度[161-163]，其中，有一些研究將其與自上而下的信號傳遞直接聯系起來[160]。不過，如果有證據表明，自上而下的信號傳遞或預測處理，會在沒有意識的情況下發生，或者這些過程的變化不影響意識狀態，那么這些理論就會受到挑戰。

廣義上講，預測處理理論有兩個動機。一個動機是把感知問題看做是對感覺信號的原因的推斷問題[72,73]。另一個動機——以自由能原理（free energy principle）[74]為例——強調在控制和調節方面的基本約束，這些約束適用于所有隨著時間推移，能保持其組織的系統[75-77]（但也參見文獻78）。兩者都導致了這樣一個概念：通過（通常是自上而下的）知覺預測和（通常是自下而上的）預測誤差的相互交流[80]（不過參見[81]），大腦實施了一個近似于貝葉斯推理的“預測誤差最小化過程”[79]。預測處理的一些表達方式，如主動推理（active inference），增加了一個概念：最小化感官預測誤差，不僅可以通過更新預測，還可以通過執行行動，從而控制預測[82,83]。

雖然預測處理理論不是作為ToC產生的，但有人認為，它們可以在神經機制和現象學屬性之間，提供系統性的關聯[67]。這里的“系統性”指的是在理論的指導下，具有解釋力，而不是像經典NCC方法那樣，僅僅提供經驗性的相關關系。從這個角度看，預測處理理論滿足了我們前面概述的ToC的許多要求。不過，最好把它認為是意識科學的理論，而不是意識理論本身，因為就“預測處理和意識到底是什么關系”的問題還有許多爭執[84,85]。

預測處理理論，通常以自上而下的知覺預測的內容，來處理局部意識狀態[73, 79, 86, 87]。不嚴格地說，知覺的內容是由大腦對其感官的原因的“最佳猜測”給出的。局部狀態的體驗特征，是由起作用的知覺預測的性質規定的。例如，視覺中的“客體”現象學，可以由對行動的感覺后果的條件性預測來解釋[87,88]，而情緒狀態的現象學，可以由對內感受的預測在調節有機體的生理狀況中的作用來解釋[89,90]。情感的例子突出表明，預測處理理論，比起本文討論的其它理論，更多地涉及了關于有意識自我的問題[13, 77, 91]。

預測處理可以解釋有意識和無意識狀態之間的區別，取決于在感知推理的過程中，一個心理狀態是否是當前“最佳猜測”（或最佳后驗）的一部分。在雙眼競爭的例子中，預測處理設想了兩個相互競爭的知覺假設（最佳猜測），其中一個假設“獲勝”時，相應的知覺占據主導地位。此時，來自另一個假設的感覺信號作為預測誤差不斷積累，最終導致知覺的轉變。與此同時，以前占優勢的最佳猜測所解釋的感覺信號，成為了無法解釋的錯誤預測的

預測處理理論一般不涉及意識的整體狀態，但這些理論要解釋整體狀態的區別的話，可以很自然地訴諸相關預測過程的完整性[95]，就像HOT理論可以訴諸相關元表征機制的完整性。

至于意識的功能層面，復饋/預測處理理論都對意識和注意力之間的關系進行了明確的區分。在局部循環理論中，注意力為感覺信號提供了一個選擇性的增強（正如在GWT中一樣），從而使它們到達前額葉和頂葉區域，參與意識的訪問[71]。在預測處理中，注意力與“精確度加權”（precision weighting）的過程有關。這個過程調制了感覺信號的估計精度（estimated precision），直觀來說，其方式相當于改變這些信息的信噪比或“增益”[74, 96]。而在主動推理中，如前所述，注意力抽樣可能是意識內容變化的必要條件[76, 94]。

四、意識理論的評估標準和發展方向

在對立的ToC之間的爭論中，研究者呼吁使用的數據的范圍很廣，所以我們并不奢望在這里就提供一個完整的清單。相反，我們對目前的一些爭論進行了有選擇的概述，強調了可以用來評估ToC的數據的多樣性。（圖1-4的圖例中，描述了其它一些通常用來支持各個ToC的實驗數據。）

有一個點需要事先說明：認識到理論評價的整體性是很重要的。理論不會被一個單一的發現所證實，通常也不會被一個單一的實驗所打敗。相反，對理論的確認通常是一個漸進的過程。在這個過程中，一個理論通過提供對目標現象的解釋戰勝它的對手；這個解釋需要合理解釋廣泛的數據，并能夠和鄰近領域的成功理論相結合[97-99]。

一個明顯的制約ToC的因素是意識的結構。盡管我們在討論ToC時，已經討論了許多結構性特征，但要對比各種ToC，一個特別有用的結構性特征，是意識的統一性——一個智能體，在某一時刻的各種體驗，似乎總是作為一個統一的復雜體驗的組成部分而發生，這個體驗就完全是對“成為這個智能體是什么感覺”的回答[25]。不同的ToC，對意識的統一性采取非常不同的態度。IIT相當強調意識的統一性，它不僅假定意識始終是統一的，而且還呼吁“意識必然是統一的”這一主張，從而使意識與不可化約的整合信息（最大值）得以相互關聯。盡管GWT沒有像IIT那么強調意識的統一性，但意識與功能整合的工作空間的廣播的關聯表明，這類理論也可能提供一個關于意識統一性的可信的解釋。其它ToC，例如HOT和復饋/預測處理理論，與意識的統一性有著更矛盾的關系，要么只是假裝解釋這一屬性，要么完全忽略它。各個ToC對意識的統一性的態度的不同，至少部分是因為更根本的分歧——意識是否（必然）統一。盡管意識的統一性有望為ToC提供一個重要的約束，但為了兌現這一前景，我們需要在“意識（必然）統一”這方面有一個更好地說明。

第二個制約因素

盡管人們普遍認為，ToC應該解釋為什么小腦與意識無關，但從ToC的角度來看，還有其它類型的神經數據更具有爭議性。一個重要的例子是關于前額葉（“大腦前部”）過程在意識中的作用的討論。

許多神經影像學研究，根據額葉的區域活動[100, 101]和額葉與其它區域的功能連接，利用各種實驗范式，發現前額葉會參與有意識（相對于無意識）的感知[48]。少數對靈長類動物的研究也發現，在雙目競爭、連續閃光的抑制和視覺刺激的快速連續呈現的過程中，有意識的內容可以從前額葉的活動模式中解碼出來[103-105]。參考文獻[106]則提供了一個更復雜的圖景：在一個物體識別任務中，內容相關的信息可以從大范圍的激活和失活的皮層區域中解碼出來。而病變的證據和腦刺激的證據也被用來論證，前額葉的活動與意識有重要的關系（見參考文獻30）。

倡導HOT和GWT的人用這些發現來支持他們的理論，而不是與其競爭的理論。作為回應，IIT和復饋理論的倡導者認為，觀察到的前額葉活動是意識的一個（非必要的）結果，而不是與有意識的知覺本身有關[107, 108]（但見參考文獻109）。那些為這種“大腦后部”觀點辯護的人認為，后部皮層過程——涉及楔前區和一部分的知覺皮層和頂葉皮層——對知覺體驗來說就已經足夠了，而“大腦前部”過程是不必要的。這種說法得到了所謂“無報告”研究的支持。這些研究通常會發現，當受試者不提供關于他們知覺的明確報告時，前額葉的參與會減少[6, 110]（但見參考文獻111）。“大腦后部”的倡導者也利用積極的證據，來證明后部活動和意識之間的緊密聯系。例如，一項新研究使用一種連續喚醒的范式來探測睡眠期間的意識內容，發現后部皮層區域的活動可以預測一個人是否會報告夢的經歷，包括在快速眼動和非快速眼動睡眠階段[112]（但見參考文獻113）。最后，解碼研究中的“大腦前部”解釋是否成立還有待商榷。這是因為，表明意識內容可以從一個特定的區域“讀出”，并不能確定大腦本身正以一種構成相關元表征或全局廣播的方式，從該區域“讀出”這些內容。

盡管“大腦前部”和“大腦后部”的爭論在某些方面確實涉及神經生物學證據——例如，對于前額葉皮層的邊界具體在哪里，存在不同的意見[107, 109]，但其核心還是對意識和認知訪問（cognitive access）之間關系的分歧：將可用于口頭報告的內容和對行為的直接控制作為意識的替代是否合理？對意識的神經基礎的研究，是不是應該在“意識和認知訪問究竟如何關聯”方面保持中立[114]（亦可參見方框3）？關于這個問題的爭論，反應在不同的ToC對認知訪問的態度上。GWT把認知擺在核心位置，不僅表明意識的內容總是可以被認知訪問，而且表明支撐認知訪問的過程本身（即點火和全局廣播）就是意識體驗的基礎（關于這一觀點的最近細微差別，見參考文獻111）。其它理論，如IIT和局部循環理論，否認意識和認知訪問之間的密切關系，認為心智狀態在不直接控制思想和行動的情況下也可以有意識，也認為心智狀態原則上即使不具有意識，也可以直接控制思想和行動。盡管HOT并不執著于意識和認知訪問之間的任何特定關系，但在實踐中，這類理論的倡導者通常假定，意識的內容將被認知訪問（例如參考文獻46），而不是反過來。

要評估相互競爭的ToC，也許最有力的證據是新的預測。科學史上許多最重要的事件都涉及對新預測的確認[115]。例如，廣義相對論既預測了水星近日點的進動，又預測了掠過太陽表面星光的偏轉方式，從這些事實中獲得了強有力的支持。如果一個ToC做出了新預測并被證實，那么它就會得到強有力的支持，特別是與那些未能做出相關預測，或做出不同的、不相容預測的理論相比較時。

當代ToC所做的許多新的預測都難以測試。例如，復饋理論和IIT都預測，后部皮層活動可以在沒有前部區域貢獻的情況下支持意識體驗，但目前我們缺乏可靠的方法來驗證這種說法，因為驗證依賴于主觀報告（或者至少是某種形式的執行控制），而這又需要前部皮層活動。更引人注目的是，IIT預測，意識廣泛分布于整個自然界，包括許多非生物系統，甚至可能出現在簡單的系統（如光電二極管和單原子）中。有趣的是，不出現在嚴格意義上的前饋神經網絡中[61]。這一預測與大家廣泛認同的對意識分布的假設是相悖的，但由于缺乏有力的方法來檢測此類系統是否存在意識，因此無法對其進行合理的評估（方框3）。

方框3

測量問題

為了檢驗意識理論，我們需要可靠地檢測意識的存在和不存在，目前，實驗者通常依靠受試者的內省能力，直接或間接地來確定其意識狀態。然而，這種方法是有問題的，因為內省的可靠性值得懷疑，而且有許多生物體或系統（例如嬰兒、有腦損傷的個體和非人類的動物）可能有意識，但無法產生內省報告。因此，人們迫切需要確定不依靠內省的“標記”或意識的“特征”。近年來，人們提出了許多這樣的指標，提議其中一些——如擾動復雜度指數（perturbational complexity index，PCI）[158]——作為意識本身的標記，而提議其它指標——如視動眼球震顫反應（optokinetic nystagmus response）[174]或神經動力學中的獨特分叉（distinctive bifurcations in neural dynamics）[111]——作為特定種類的意識內容的標記。人們已經卓有成效地將前者應用于評估腦損傷患者的整體意識狀態[175]，而將后者用于意識內容的“無報告”研究，即沒有明確的行為報告的研究[6]。然而，無論重點是什么，任何提出來的意識指標，都必須得到驗證：我們需要確認它既靈敏又明確。盡管基于內省的驗證方法存在前面所述的問題，但基于理論的方法也存在問題。由于ToC本身就有爭議，因此，這些基于理論的指標也難以提供意識的客觀標記物所需要的那種跨越不同主體的驗證方式。因此，解決測量問題似乎需要一種既不完全基于內省，也不完全基于理論考慮的驗證方法。文獻中包含了一些解決這個問題的提議[114, 176]，但沒有一個是毫無爭議的[177, 178]。

在某些情況下，方法上的進步可能會帶來達到可測試程度的新預測。例如，從IIT產生的一個引人注目的預測是，神經結構的變化可能導致意識體驗的變化，即使前者并沒有引起神經活動的變化[116]。例如，視覺皮層中不活躍的（inactive）神經元可能對視覺體驗有貢獻，但失活的（inactivated）神經元則不會[59]。IIT產生這一預測是因為，對意識來說，由神經機制規定的因果結構才是重要的。這意味著，如果我們干預神經機制，從而改變因果結構，那么即使相應的神經動力學沒有變化，意識也會發生變化。這一預測在沒有動力學的情況下（即對于不活躍的神經元）尤其反直覺。這一猜想可能可以使用精確的干預方式（如光遺傳學），在知覺決策的動物模型中進行測試[117]。而本文所討論的其它理論并不容易得出類似的猜想。

評估相互競爭的ToC的一個特別有效的途徑是，

五、展望

目前，在意識科學中，ToC通常被用作“敘述結構”。盡管它們為神經和行為數據提供了解釋，但在設計研究時考慮到理論驗證的情況仍然很少[126]。盡管以這種方式運用意識理論并沒有什么不妥，但未來的研究進展，將取決于那些能夠對ToC進行測試和區分的實驗。在這篇綜述中，我們確認了三個需要解決的問題，敦促意識科學中成熟的理論測試制度的發展。

首先，ToC的發展需要精度，因為那些構造模糊而不精確的理論，只能產生模糊和不精確的預測。例如，HOT與復饋/預測處理理論需要明確（特定方面的）意識所獨有的元表征和復饋或預測性過程的種類；IIT需要精確地說明它對意識的功能特征意味著什么，以及環境和意識的具身性的影響；GWT需要提供一個原則性說明，哪些工作空間，在相關意義上，有資格稱為“全局”。

一個有前景的方法是，使用計算模型，為可能以相對抽象或概念性的術語表述的ToC帶來機制上的具體性。除了為產生精細預測奠定基礎外，這種模型還可以提供一種共同的語言。用這種語言，可以比較相互競爭的ToC的相對優點，這對于比較理論出發點不一致的ToC特別有用。例如，計算模型可以揭示HOT和復饋/預測處理理論中自上而下信號的共同原則，同時澄清元表征（例如，見參考文獻35）和全局廣播（例如，見參考文獻127, 128）之間的區別，將HOT和GWT分開[129]。計算模型的發展，也可能使得ToC之間的對比從（潛在的分布式）過程的角度來重構，而不是從廣泛的神經解剖學區域的角度來重構（就像目前流行的那樣，例如，“大腦前部”和“大腦后部”理論家之間的辯論[111]）。計算方法的一個關鍵挑戰，是開發出不僅能解釋意識的功能特征，而且能解釋其現象學屬性的模型。這一挑戰可以用“計算（神經）現象學”這個廣義標簽來描述（例子見參考文獻37,130）。這就帶來了額外的挑戰，即如何用現象學的數據來驗證計算模型，或者在計算模型之間進行區分（例子見參考文獻131）。這一挑戰，至少可以部分地通過在適當的現象學顆粒度上收集主觀報告來應對（方框3）。

除了變得更加具體，ToC還需要變得更加全面。在大多數情況下，ToC傾向于

第三個需要解決的問題是測量問題：找到值得信賴的意識測量方法[132]。解決這個問題至關重要，因為，除非我們有能力驗證其預測，否則一個詳細而全面的ToC也不會有多大用處。區分測量問題的兩個（密切相關的）版本是有用的。第一個是對意識內容的檢測。在這里，主要的挑戰，是找出方法能區分有意識和無意識心理狀態，而且不對意識的功能特征做出有爭議的假設（如，有意識的內容必須是可報告的，或是可用于高級認知控制的）[114, 133, 134]。測量問題的另一個版本

當然，意識領域的研究人員已經在不同程度上處理了上述的挑戰。這些嘗試目前得到了一些舉措的補充，如對抗性合作模式。該模式正在鼓勵ToC的支持者設計實驗，來區分不同的ToC[17]。在科學上，意識仍然有爭議，但我們有理由認為，ToC的迭代發展、測試和比較，將使我們更深地理解這個最深刻的奧妙。

核心概念列表

意識的神經相關物（Neural correlates of consciousness）

共同足以構成某種意識狀態的最小神經事件集

解釋鴻溝直覺（Explanatory gap intuitions）

認為不可能用物理的、機械的術語給予意識完全令人滿意的解釋的直覺。

對抗式合作（Adversarial collaborations）

一類研究項目。其中，不同理論的支持者共同設計一個實驗來區分他們喜歡的理論，而且，對實驗結果如何更有利于哪一種理論，他們需要事先達成一致。

全局狀態（Global states）

與生物體的整體意識狀態有關，通常與喚醒和行為反應有關，并與意識的“水平”有關。

局部狀態（Local states）

與特定的有意識的心智狀態有關，例如有意識的知覺、情感或思想。局部狀態也經常被稱為有意識的內容。

雙目競爭（Binocular rivalry）

向兩只眼睛分別呈現不同的圖像，有意識的感知將在兩個圖像之間交替，這種現象叫雙目競爭。

現象特征（Phenomenal character）

局部狀態的主觀體驗特質，比如看到紅色時感受到“紅色的感覺”或牙痛時感受到疼痛——有時也稱為感受性質（qualia）。

元表征（Meta-representation）

以另一種心智表征為目標的心智表征。

無報告范式（No-report paradigms）

被試不提供主觀（口頭、行為）報告的行為實驗。

Φ

指的是一個系統所規定的，不可由它的部件所規定的信息量所化約的信息量。Φ有許多變體，每一種都有著不同的計算方法，做出不同的假設。

后部熱區（Posterior hot zone）

靠近大腦皮層后部的一系列腦區，包括頂葉、顳葉和枕葉區，以及楔前區等區域。

復合體（Complex）

在整合信息論（IIT）中，支撐著最大的不可化約的整合信息的一個物理系統的一個子集。

意識的統一性（Unity of consciousness）

指的是下列事實：一個智能體在某一時期的各種體驗，似乎總是作為單個復雜體驗的組成部分而發生。

認知訪問（Cognitive access）

指的是一種功能屬性，即一種心理狀態可以接觸到一系列認知過程，通常包括語言和/或行為報告。

內感受預測（Interoceptive predictions）

指的是對源自身體內部的感覺信號的原因的預測（內感受指的“從內部”對身體的感知）。

計算（神經）現象學（Computational (neuro) phenomenology）

指的是使用計算模型從（神經）機制的角度來解釋意識狀態的現象學特征。

測量問題（The measurement problem）

指的是確認某一心智狀態是否是有意識的的問題，或確認某一有機體或系統，是否是，或者是否有能力是有意識的的問題。

類大腦器官（Cerebral organoids）

實驗室生長的神經結構，它能自我組織成具有細胞和網絡特征的系統，類似于發育中的人腦。

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This early study uses transcranial magnetic stimulation to reveal a role for re- entrant activity in conscious visual perception in humans.

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This work presents a theoretical application of predictive processing to interoception and physiological regulation, relating this to experiences of emotion and selfhood.

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