意識，這種主觀的內在體驗，究竟是如何從大腦複雜的神經活動中產生的？這個關於意識起源，長久以來困擾科學家與哲學家的問題，至今仍未有定論。近年來，兩種主要的科學理論試圖解釋意識的神經基礎，分別是：整合資訊理論與全域神經工作空間理論。然而，這兩種理論的觀點南轅北轍，各自的支持證據也常侷限於特定的實驗方法。
為了更公正地評估這兩種理論，一個名為「意識研究聯盟 (Cogitate Consortium)」的大型國際研究團隊，採用了創新的「對抗性合作」模式。這項合作集結了兩種理論的主要支持者以及保持中立的研究人員，共同設計實驗、預先註冊詳細的預測與結果判讀標準。研究成果近期發表於頂尖期刊《Nature》，透過嚴謹的實驗設計與多種腦影像技術，直接檢驗了兩種理論的核心預測。結果顯示，實驗數據對這兩種主流理論都提出了嚴峻挑戰，不僅未能完全支持任何一方，反而突顯了現有理論解釋意識現象的侷限性。
意識起源理論交鋒：整合資訊理論 vs. 全域神經工作空間理論
簡單來說，科學家對於「意識從哪來」有兩種主流猜想：一種認為意識像一張緊密交織的網，主要在大腦後半部運作；另一種則認為意識像舞台上的聚光燈，由大腦前方的區域負責打亮重要資訊。 這項研究的核心，就在於比較這兩種對意識起源有著根本不同解釋的理論：
- 整合資訊理論: 此理論認為，意識是系統內在訊息高度整合與不可分割的特性。 它主張意識經驗的質與量，取決於一個神經網路能夠支持多少「最大不可化約的整合資訊量」。基於解剖學與理論推演，整合資訊理論推測，意識的主要物理基礎位於大腦後方的皮質區域，特別是顳葉、頂葉與枕葉組成的所謂後腦熱區。此理論預期，意識經驗的內容與持續，會反映在後腦區域神經元活動的持續性與同步連結模式上。
- 全域神經工作空間理論: 此理論將意識比喻為一個舞台。 具體意思是，當特定資訊對個體重要時，會被大腦中廣泛連結的神經網路進行放大與全局廣播，使其進入意識焦點。這個過程被稱為「點燃」（ignition）。全域神經工作空間理論預測，意識的產生與更新，會伴隨著前額葉皮質在訊息進入或離開意識焦點時，出現短暫而強烈的神經活動。
本次研究特別為了降低研究者的確認偏誤，實驗的數據收集與分析工作，完全由未參與理論發展的中立科學家團隊執行。
嚴謹的多模態實驗設計
為了判斷哪種理論比較準確，研究團隊設計了一套實驗來觀察真實的大腦活動，看看真實世界的實際情況，比較符合哪一種理論。
研究團隊招募了共 256 名受試者，進行一項視覺感知任務。受試者觀看一系列快速呈現的視覺刺激，這些刺激在四個維度上變化：類別（人臉、物體、字母、偽字母）、特定身份（每個類別有 20 種不同範例）、觀看方向（左、右、正面）以及呈現持續時間（0.5 秒、1.0 秒、1.5 秒）。
在受試者執行任務時，研究者同步使用三種互補的腦活動測量技術：
- 功能性磁振造影 (fMRI)
- 腦磁圖 (MEG)
- 顱內腦電圖 (iEEG)
這種結合多種技術、大樣本數、跨實驗室執行的設計，就是為了最大程度地克服單一方法的局限，並確保結果的穩健性與可推廣性。研究主要針對整合資訊理論與全域神經工作空間理論在以下三個面向的歧異預測進行檢驗：
- 意識內容存在哪裡？（解碼位置與重要性）： 整合資訊理論猜測，主要在「後腦」才能找到意識內容的蹤跡，前腦的資訊不太重要；全域神經工作空間理論則認為，「前腦」才是關鍵，意識內容應該要在這裡能被找到。
- 意識如何持續？（維持機制）： 整合資訊理論認為，只要我們有意識，後腦的相關神經活動就會一直「持續活躍」；全域神經工作空間理論則認為，前腦只在意識內容出現和消失的瞬間才會點燃，中間過程可能相對平靜。
- 大腦如何合作產生意識？（腦區連結模式）： 整合資訊理論預期，在有意識時，後腦「內部」各區之間會有持續性的緊密溝通；全域神經工作空間理論則預期，是後腦的某些區域和「前腦」之間，會出現短暫的溝通連結。
研究結果詳析：兩大理論預測面臨的具體挑戰
那麼，實際的大腦活動到底支持哪一種理論呢？答案是：兩種理論的預測都有對有錯，沒有任何一方全對。 實驗結果顯示，儘管兩種理論的部分預測獲得了數據支持，但兩者最核心且具區別性的預測，都遭遇了嚴峻的挑戰：
- 對整合資訊理論的挑戰：
- 研究的關鍵發現是，未能偵測到整合資訊理論所預測的，在意識經驗持續期間，後腦皮質內部區域間，持續存在的伽瑪波段神經同步現象。這種持續的內部連結被認為是整合資訊理論中構成意識經驗整合性的關鍵，其缺乏對理論構成了直接挑戰。
- 雖然某些後腦區域的神經活化程度確實隨刺激呈現時間延長而持續，但對於某些意識內容維度的神經資訊表徵，並未如預期般持續存在於整個刺激呈現期間，而是在刺激出現後不久便衰退。這與理論認為意識內容應被神經活動持續表徵的觀點產生矛盾。
- 對全域神經工作空間理論的挑戰：
- 最主要的挑戰在於，實驗數據普遍「未能」偵測到全域神經工作空間理論預測的，在視覺刺激從螢幕上消失（即離開意識焦點）時，前額葉皮質應出現的內容特定「點燃」訊號。刺激的消失明確改變了受試者的意識狀態，理論上應觸發工作空間的更新與相應的點燃活動，但實驗結果並不支持此預測。
- 雖然前額葉皮質能表徵較為抽象的刺激類別資訊，但對於更具體的內容維度，例如特定的人臉或物體身份，以及刺激的方向，在前額葉皮質中幾乎無法被穩定解碼。這讓人質疑前額葉皮質是否真的如理論所描述，是所有意識內容進行全局廣播的中心樞紐，或者其作用範圍可能更為有限。
總之，這場備受矚目的理論對決，最終結果並非任何一方的勝利，而是兩大主流理論都在關鍵預測上，遭遇了實證數據帶來的嚴峻挑戰，凸顯了我們對於意識如何在大腦中運作的理解，仍有相當大的探索空間。
邁向更完善的意識科學
這次大規模的對抗性合作研究，雖然未能直接判決哪一個意識理論更優越，但其結果對兩個領導性理論都提出了深刻的質疑，並為未來的研究指明了方向。研究結果似乎削弱了過去高度強調前額葉皮質在意識中扮演核心角色的觀點，並提示我們需要重新評估大腦後方感覺處理區域在構成主觀體驗中的貢獻。
研究團隊也強調，解釋像意識這樣複雜的現象，不太可能一蹴可幾。目前的實驗方法仍有其局限性，而現有的理論框架顯然都需要進一步修正或整合。未來，意識科學透過持續的、如同本次研究一樣嚴謹且開放的合作探究，我們才能期待逐步揭開意識的神秘面紗。
