摘要

　　不同理論對主觀體驗如何從大腦活動中產生提出了各自的解釋。這些理論雖各自積累了證據，但尚未被直接比較。本研究通過中立理論聯盟，以開放科學對抗合作形式首次將整合信息理論（IIT）與全局神經元工作空間理論（GNWT）進行直接對照。理論提出者與聯盟共同制定并預注冊了實驗設計、分歧性預測、預期結果及其解釋。研究采用功能磁共振成像、腦磁圖和顱內腦電圖技術，記錄了256名人類受試者在觀察不同呈現時長的閾上刺激時的神經活動。我們在視覺區、腹顳葉和下額葉皮層發現了意識內容相關信息，其中枕葉和外側顳葉皮層的持續反應反映刺激時長，而額葉與早期視覺區的特異性同步編碼了意識內容。這些結果部分符合IIT與GNWT的預測，但也對兩大理論的核心主張提出了實質性質疑：對IIT而言，后部皮層缺乏持續同步的現象與其"網絡連接決定意識"的主張相矛盾；對GNWT而言，刺激終止時普遍缺乏神經點火現象及前額葉皮層對某些意識維度的有限表征構成了挑戰。這些發現同樣適用于其他具有相似預測的意識理論。除理論挑戰外，我們提出通過原則性、理論驅動型合作研究推進認知神經科學發展的新路徑，并強調需要建立系統化理論檢驗與構建的量化框架。

　　關鍵詞：意識理論、對抗性合作、全局神經元工作區理論（GNWT）、整合信息理論（IIT）、功能磁共振成像（fMRI）、腦磁圖（MEG）、顱內腦電圖（iEEG）、后皮層、前額葉皮層（PFC）、神經同步

　　集智編輯部丨作者

論文題目：Adversarial testing of global neuronal workspace and integrated information theories of consciousness 發表時間：2025年4月30日 論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08888-1 發表期刊：Nature

　　意識如何從大腦活動中涌現？這一終極問題催生了多種理論，其中全局神經元工作區理論（Global Neuronal Workspace Theory, GNWT）和整合信息理論（Integrated Information Theory, IIT）最具影響力。GNWT認為意識源于前額葉皮層（Prefrontal Cortex, PFC）的“全局信息廣播”，而IIT主張后皮層“熱區”的神經整合是意識的核心。盡管兩者各有證據支持，卻從未被直接比較。

　　2025年，由Cogitate Consortium主導的跨學科團隊在Nature發表重磅研究，首次通過對抗性合作框架，結合fMRI、MEG和iEEG三種神經成像技術，對兩種理論的核心預測進行嚴格檢驗。這項涉及256名參與者的大規模實驗，不僅挑戰了傳統理論，更為意識科學樹立了新的研究范式。

　　集智俱樂部「整合信息論」主題讀書會中，北京語言大學語言康復學院MEG實驗室主管，講師劉玲介紹了國際項目Cogitate: 嘗試使用一種不同尋常的方法，試圖從實驗的角度來加速關于意識的科學研究。Cogitate 是一個創新的開放科學項目，致力于促進整合信息論（IIT）和全局神經元工作空間理論（GNW）這兩種意識理論之間的對抗性合作。掃碼查看視頻

　　圖 1.兩個理論對三個問題各自的預測結果，以及實驗設計。

　　解碼意識內容：后皮層與前額葉的較量

　　研究首先測試了“意識內容在何處表征”這一核心問題。IIT預測后皮層（如視覺區和顳葉）應包含最豐富的意識信息，而GNWT強調前額葉的必要性。

　　通過多模態解碼分析，團隊發現：

　　后皮層（如梭狀回面孔區）可解碼刺激類別（如人臉/物體）和細節（如面部朝向），且信息跨任務泛化，支持IIT的“局部豐富性”假設。

　　前額葉雖能解碼類別信息，但僅短暫出現（0.2-0.4秒），且無法解析具體朝向，與GNWT的“全局廣播”預期不符。

　　關鍵矛盾點在于：IIT認為前額葉信息冗余甚至干擾解碼，而實驗顯示其雖貢獻有限卻獨立存在。這一結果既部分支持IIT，也暗示GNWT需修正“全或無”的廣播機制。

　　圖 2. 預測1：解碼意識內容結果。

　　意識維持機制：時間動態的挑戰

　　意識體驗如何隨時間維持？IIT假設后皮層的持續神經活動直接對應主觀體驗，GNWT則認為前額葉通過“點火”（ignition）事件瞬時更新信息。

　　高頻伽馬信號和跨時間表征相似性分析顯示：

　　后皮層存在持續激活（如早期視覺區跟蹤刺激時長，顳葉面孔區維持身份信息），符合IIT預測。

　　前額葉僅在刺激出現時短暫激活，缺乏GNWT預期的“終止點火”信號。當刺激消失時，前額葉未能反映意識內容的切換，這對“全局工作區更新”機制構成根本性質疑。

　　圖 3. 預測2：意識內容維持結果。

　　神經同步模式：理論的核心裂縫

　　兩大理論對腦區連接模式有截然不同的預測：IIT強調后皮層內部的短程伽馬同步，GNWT主張前額葉與后皮層的長程跨頻段耦合。

　　而實驗結果發現：

　　后皮層僅在刺激早期出現低頻（<25Hz）局部同步，未出現IIT預期的持續高頻整合。

　　前額葉與后皮層的連接雖存在，但表現為任務無關的寬帶伽馬同步，與GNWT的“晚期長程廣播”模型不符。

　　這些結果直接挑戰了兩大理論的生物學基礎，暗示意識可能依賴更復雜的動態網絡機制。

　　圖 4.預測3：腦區間連接結果。

　　超越對抗：意識科學的新議題

　　這項研究的意義遠超兩項理論之間的勝負：

　　1.方法論突破：通過預注冊、多中心數據采集和理論中立的分析團隊，對抗性合作有效減少了確認偏誤，為認知科學提供了模板。

　　2.理論演進：IIT需解釋后皮層為何無法維持所有意識屬性（如朝向信息），而GNWT需重新定義前額葉的角色——它可能參與抽象表征而非細節廣播。

　　3.新方向：意識的多維度特性（如類別、身份、時間）需更精細的神經描述，單一的“核心區域”框架恐難勝任。

　　正如研究者所言：“科學進步不是簡單的宣判對錯，而是在證據博弈中逼近真理。”這場意識理論的巔峰對決，或許正是下一場革命的起點。

　　彭晨| 編譯