为什么要把这两种理论结合起来?
预测加工把知觉看作一场猜谜游戏:大脑不断对“外面有什么”生成预测,并将其与传入的感觉信号进行比较。预测与输入之间的差异就是误差信号,大脑用它来更新自己的猜测。相比之下,全局神经元工作空间理论关注的是通达:它提出,当信息在一个脑区网络中——尤其是前额叶和顶叶区域——以突然的“点燃”事件被广泛广播时,信息就进入了意识。这两种理论回答的是不同的问题——一个关乎知觉的内容,另一个关乎这些内容何时进入意识——因此把它们结合起来并不多余。
这种整合并不只是哲学练习。在精神分裂症中,患者可以表现出意识通达受损,而无意识加工却保持完好。工作空间框架内的一种解释将此归因于自上而下的注意放大受到破坏,而让这一解释与贝叶斯模型正面交锋,促使研究者鼓励将两种理论结合起来[1]。所提议的整合把工作空间视为预测模型进入意识的舞台,把预测编码视为生成被广播模型的机制。
这个整合假说实际上是什么样子?
在Alegiani和Marraffa提出的构想中,预测编码提供了一个关于世界的层级生成模型,而全局工作空间提供了一种一次选择并广播其中一个预测的机制[1]。按照这一观点,当某个预测(或预测误差)被放大到足以点燃工作空间、并能为许多大脑系统所用时,意识通达就发生了。作者明确指出,意识通达与贝叶斯层级建模之间的关系仍需厘清,因此这一整合是一个前进方向,而不是一个已完成的模型[1]。
这一整合假说做出了一个具体预测:如果意识通达依赖于广播某个预测,那么破坏承载预测的自上而下放大,应当损害意识通达,同时让无意识加工保持完好。这正是精神分裂症解释所描述的模式,这也是为什么该临床案例被用作这一整合的检验场[1]。作者还指出,在这一框架内,妄想可以被解读为预测更新失败,不过他们把这作为进一步研究的方向,而非已有定论的解释[1]。
神经证据是否支持假说中工作空间那一半?
工作空间这一半最近得到了直接支持:一项研究重新分析了100名参与者观看面孔时的脑磁图数据。研究者使用动态因果建模——一种估计脑区之间定向影响而非仅仅相关性的方法——发现了支持工作空间理论所预测的前额叶“点燃”的证据,而且这种点燃在刺激出现和消失时都出现了[2]。这一点很重要,因为刺激消失时的点燃在最初的分析中并未被发现,因此工作空间的预测在更具机制性的检验下依然成立。
然而,那项研究是用工作空间理论去检验整合信息论,而不是检验预测加工,也没有把预测编码纳入其框架[2]。因此,它加强了“类似工作空间的广播确实会发生”这一论点,但并没有告诉我们被广播的内容是否是一个预测。同一项研究还发现,其网络中面孔选择性的证据很弱,作者表示,这要求对竞争理论的发现作保守解读[2]。对于整合假说而言,要点在于:工作空间机制看起来是真实的,但它与预测内容的联系在该数据集中仍未得到检验。
要把构想变成可检验的工作假说,还需要什么?
这一整合至少面临两个未解难题。第一,意识通达与贝叶斯层级建模之间的关系尚未被明确说明,整合的支持者自己也把这标为一个关键缺口[1]。第二,工作空间理论本身也在被完善:最近一种多层次解释强调,全局神经元工作空间理论从细胞和分子机制一直延伸到大规模网络动力学,并主张它不像较早的全局工作空间观念那样是一种功能主义计算理论[3]。如果工作空间不只是一个计算性的广播,那么把预测编码接入其中,可能就不只是把工作空间当作一个简单舞台那么简单。
另一项独立提议——涌现流理论——把全局神经元工作空间理论和预测加工都视为已有框架,但并不整合它们;相反,它加入自主神经相干性作为一个增益参数,用来调节意识整合的不同时间状态之间的转换[4]。这项工作提醒我们,其他研究者对缺口的看法不同——不是预测与广播之间缺少联系,而是缺少一个生理性的控制参数。与此同时,工作空间理论与整合信息论之间的大型对抗性合作,设计目的是让这两种理论相互检验,而不是检验预测加工[5]。因此,这一整合假说仍是一个有临床动机、值得期待的方向,但尚未接受直接的神经检验。
本文引用的文献
将全局神经元工作空间意识理论与预测编码理论结合:临床认知神经科学的前景与挑战
该文勾勒了全局神经元工作空间理论与预测编码理论的一种可能整合,以精神分裂症和妄想作为临床检验案例,同时指出意识通达与贝叶斯层级建模之间的关系仍需明确说明。
检验全局神经元工作空间理论与整合信息论的时空预测
该研究对100名参与者的脑磁图数据使用动态因果建模,发现了支持全局神经元工作空间理论所预测的前额叶点燃的证据,且这种点燃在刺激出现和消失时都出现,但并未把预测加工纳入其框架。
作为意识加工多层次模型的全局神经元工作空间
该文把全局神经元工作空间理论呈现为一种意识加工的多层次模型,从细胞和分子机制一直延伸到大规模网络动力学,并主张它不是一种功能主义计算理论。
涌现流理论:自主神经相干性作为意识整合时间架构的增益参数
涌现流理论把全局神经元工作空间理论和预测加工视为已有框架,但并不整合它们,而是提出自主神经相干性作为意识整合不同时间状态之间转换的增益参数。
检验全局神经元工作空间与整合信息论相反预测的对抗性合作方案
该文描述了一项预先注册的对抗性合作,让全局神经元工作空间理论与整合信息论相互检验关于视觉意识相关物位置和时间的相反预测,并未纳入预测加工。
