NEW YORK CITY – Mittendrin Rockmusik, ein Rap über das Bewusstsein und die Einberufung einer 25-jährigen betrunkenen Wette warteten Camps, die zwei führende Theorien darüber unterstützen, wie Bewusstsein aus dem Gehirn entsteht, am Freitag in einem Dorftheater in Greenwich gespannt darauf, zu erfahren, wer die erste Runde eines ehrgeizigen Wettbewerbs gewonnen hatte. kontradiktorische Zusammenarbeit.“ Drei neutrale Juroren, die ausgewählt wurden, um bei der Gestaltung des Experiments und der Bewertung der Ergebnisse mitzuhelfen, gaben den Befürwortern der Idee, dass Bewusstsein ein Merkmal von Netzwerken von Neuronen im hinteren Teil des Gehirns ist, einen qualifizierten Sieg.
Doch das gegnerische Lager ist noch lange nicht zum Zugeständnis bereit. Es wird immer noch behauptet, dass das Bewusstsein im „exekutiven“ Zentrum des Gehirns, dem präfrontalen Kortex, entsteht. „Die Ergebnisse haben letztendlich beide herausgefordert [groups]wobei wichtige Vorhersagen der beiden Theorien durch die Daten widerlegt werden“, sagt Liad Mudrik, kognitiver Neurowissenschaftler an der Universität Tel Aviv und einer der Juroren des wissenschaftlichen Showdowns.
Die ungewöhnliche Abendveranstaltung im Rahmen der Jahrestagung der Association for the Scientific Study of Consciousness (ASSC) diente auch als Auflösung einer Wette, die 1998 auf der zweiten Konferenz dieser Art abgeschlossen wurde. Dort wettete der kognitive Neurowissenschaftler Christof Koch mit dem Philosophen David Chalmers, dass die neuronalen Korrelate des Bewusstseins in 25 Jahren festgenagelt sein würden. Gestützt auf die neuen experimentellen Ergebnisse räumte Koch gestern ein, dass diese Zusammenhänge weiterhin unklar seien, und schenkte Chalmers auf der Bühne galant eine Flasche Madeira von 1978, fünf weitere feine Rotweine standen in den Startlöchern.
Für die von der Templeton World Charity Foundation (TWCF) finanzierte Zusammenarbeit einigten sich beide Seiten der Bewusstseinsdebatte darauf, dass Experimente von „theorieneutralen“ Labors ohne Beteiligung am Ergebnis durchgeführt werden sollten. Es stellt die Integrierte Informationstheorie (IIT), die sensorische Netzwerkhypothese, die eine hintere „heiße Zone“ als Ort des Bewusstseins vorschlägt, der Global Neuronal Workspace Theory (GNWT) gegenüber, die Netzwerke von Neuronen an der Vorderseite des Gehirns mit einem vergleicht Zwischenablage, in der Sinnessignale, Gedanken und Erinnerungen zusammengeführt werden, bevor sie an das Gehirn weitergeleitet werden.
Alles in allem gaben die drei Juroren, die die ersten Experimente beurteilten, dem IIT mehr Punkte, und seine Befürworter waren bereit, den Sieg zu erklären. „Die Ergebnisse bestätigen IIT‘s allgemeine Behauptung, dass hintere kortikale Bereiche für das Bewusstsein ausreichen, und weder die Beteiligung von [the prefrontal cortex] noch eine weltweite Ausstrahlung sind notwendig“, sagte Melanie Boly, Neurologin und Neurowissenschaftlerin an der University of Wisconsin und eine führende Befürworterin von IIT.
Aber GNWT’s stoischer Chefarchitekt, Stanislas Dehaene, DDirektor der INSERM-CEA Cognitive Neuroimaging Unit in Orsay, Frankreich, glaubt, dass diese experimentelle Runde Einschränkungen hatte und die Ergebnisse anderer Tests in der kontradiktorischen Zusammenarbeit – die noch bekannt gegeben werden müssen – die Rolle des unterstützen werden präfrontaler Kortex. Er fügt das hinzu Die neuen Erkenntnisse, die die bewusste Wahrnehmung im hinteren Teil des Gehirns verorten, werden von vielen Theorien vorhergesagt und bestätigen nicht die Besonderheiten der IIT.
Seit Platon beschäftigt das Bewusstsein die Philosophen, aber in den letzten drei Jahrzehnten sind auch Neurowissenschaftler in den Kampf eingestiegen. Beide Disziplinen streben nach einer funktionierenden Theorie des Bewusstseins als ersten Schritt zur Messung des Phänomens – sei es, um Entscheidungen über Leben und Tod von hirngeschädigten Patienten zu treffen, Tieren Rechte zuzuschreiben oder festzustellen, ob KI es haben könnte.
Unter Dutzenden von Bewusstseinstheorien gehören GNWT und IIT zu den am häufigsten diskutierten. GNWT erhielt erste Unterstützung durch Experimente, bei denen die Teilnehmer gebeten wurden, den Moment zu melden, in dem sie einen Reiz wahrnahmen, beispielsweise ein auf einem Bildschirm blinkendes Bild. In diesen Studien, von denen viele von Dehaene geleitet wurden, zeigten Gehirnscans, dass der präfrontale Kortex im Moment der Wahrnehmung aufleuchtete.
Philosophen und Experimentatoren stellten jedoch die Frage, ob diese Studien die neuronalen Marker der bewussten Wahrnehmung erfassten oder lediglich die Aufgabe hatten, darüber zu berichten. Kognitive Prozesse wie Aufmerksamkeit und das Speichern von Informationen im Gedächtnis, die es den Teilnehmern ermöglichen, zu antworten, dass sie ein Bild gesehen haben, finden bekanntermaßen im präfrontalen Kortex statt.
“NEIN-Bericht„Studien, bei denen die Teilnehmer Bilder passiv betrachten, schienen eine Lösung zu bieten. Eine beliebte Variante ist die binokulare Rivalität: wenn einer Person unterschiedliche Bilder gezeigt werden‘Mit dem linken und dem rechten Auge wechselt ihre bewusste Wahrnehmung zwischen ihnen. Diese Überschläge können – unabhängig vom Bericht der Teilnehmer – durch die Verfolgung der Augenbewegungen überwacht werden. Und siehe da, diese Experimente fanden Signale der bewussten Wahrnehmung im hinteren Teil des Gehirns, dem vom IIT vorhergesagten Bereich.
Das Front-of-Brain-Lager wehrte sich und argumentierte, dass diese Studien selbst voller Störfaktoren seien. Beispielsweise kann es sein, dass die Teilnehmer durch das Anstarren von Bildschirmbildern so erschöpft sind, dass sie ihnen nicht mehr Aufmerksamkeit schenken und ihre Gedanken sich anderen Aufgaben zuwenden – ein Phänomen, das der Philosoph der New York University, Ned Block, das „Problem der gelangweilten Affen“ nannte.
Es war dieser Kessel umstrittener Beweise, der die kontroverse Zusammenarbeit befeuerte. Das Projekt, im Jahr 2019 eingeführtwar die Idee von Koch, damals Chefwissenschaftler am Allen Institute und Befürworter des IIT, und Dawid Potgieter, Direktor der Discovery Science-Programme am TWCF, der 20 Millionen Dollar für eine Reihe von Forschungsprojekten bereitstellte Zuschüsse für kontradiktorische Kooperationen, die Bewusstseinstheorien testen.
In der GNWT-versus-IIT-Phase des Projekts arbeiteten Mudrik und die beiden anderen Juroren, die Psychologen Lucia Melloni vom Max-Planck-Institut und Michael Pitts vom Reed College, ein Jahr lang eng zusammen Dehaene und Giulio Tononi, Psychiater und Neurowissenschaftler an der University of Wisconsin und Chefarchitekt des IIT, zwei Experimente zu entwerfen, für die jede Theorie klar unterschiedliche Vorhersagen lieferte. Dehaene und Tononi spielten keine Rolle bei der Durchführung der Experimente oder der Niederschrift der Ergebnisse.
Das Team hat den experimentellen Entwurf vorregistriert auf einer Open-Science-Website und die Details veröffentlicht letzten Februar. Six Theorieneutrale Labore würden die Gehirne von insgesamt 250 Teilnehmern mit drei Scans scannen Techniken: funktionellen Magnetresonanztomographie, MagnetenzephalographieUnd ElektrokortikographieDabei werden vor einer Operation Elektroden auf der Gehirnoberfläche angebracht.
Das erste der beiden geplanten Experimente zeigte den Teilnehmern Bilder mit und ohne Begleitaufgabe– Drücken eine Schaltfläche als Reaktion auf eines von zwei Zielbildern—So könnten Forscher nach Unterschieden in den resultierenden Gehirnsignalen suchen. Das IIT geht davon aus, dass die passive Wahrnehmung die Rückseite des Gehirns aktiviert, die Wahrnehmung während der Ausführung von Aufgaben jedoch die Vorderseite aktiviert. GNWT sagt eine ähnliche Gehirnaktivierung in beiden Situationen voraus.
Der Schlüssel zum Experiment waren Algorithmen namens multivariate Musterdecoder, die anhand ihrer Gehirnsignale vorhersagen konnten, welches Bild ein Teilnehmer zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachtete. Die Forscher „trainierten“ diese Decoder zunächst, indem sie ihnen Beispiele der Gehirnaktivitätsdaten des Teilnehmers zusammen mit dem entsprechenden Bild fütterten.
GNWT sagt voraus, dass die Frontalnetzwerke, die sowohl die aktive als auch die passive Wahrnehmung unterstützen, ähnlich genug sein sollten, um dem Decoder das Überqueren des Zuges zu ermöglichen. Das heißt, wenn es so ist‘Obwohl es nur auf Signale trainiert wurde, die sich auf die Aufgabe beziehen, ein Gesicht passiv zu beobachten, sollte es dennoch in der Lage sein, Daten aus der Aufgabe zu dekodieren, einen Knopf als Reaktion auf ein Gesicht zu drücken. Das IIT geht davon aus, dass Cross-Training nur mit Gehirnsignalen aus den hinteren Regionen, dem vorgeschlagenen Ort der bewussten Wahrnehmung, gut funktioniert.
Und das ist im Großen und Ganzen das, was die Forscher herausgefunden haben: Außerhalb der hinteren Regionen waren die Decoder nicht konsistent in der Lage, zwischen den zugewiesenen und passiven Datensätzen zu wechseln – ein Ergebnis, das IIT begünstigt.
Aber in einer anderen Analyse wurde der Spieß umgedreht. Während der bewussten Wahrnehmung sagt IIT die neuronale Kommunikation innerhalb der hinteren Bereiche voraus, während GNWT vorhersagt, dass sie zwischen visuellen und frontalen Zonen stattfinden sollte. Und in der Studie „entsprachen die erwarteten Kommunikationsmuster dem GNWT“, sagt Mudrik.
Der Zeitpunkt der aufgezeichneten Signale bot unterdessen eine stärkere Unterstützung für IIT. Im hinteren Bereich hielt die Aktivität an, solange das Bild auf dem Bildschirm angezeigt wurde, wie vom IIT vorhergesagt. GNWT sagt stattdessen einen anfänglichen Aktivitätsschub voraus – die „Entzündung“ des frontalen Arbeitsbereichs – und einen weiteren Anstieg, wenn der Reiz verschwindet. Diese Theorie hat sich teilweise durchgesetzt: Es gab Beweise für einen anfänglichen Anstieg, aber nicht für den „Off“-Spitze.
Dehaene sagt, dass das Design des Experiments die Empfindlichkeit der Signaldecodierung von der Vorderseite des Gehirns beeinträchtigte, die GNWT unterstützt hätte. Es sei ein Entwurf gewesen, der Tononi sehr gefiel, sagt er. Im Gegenzug erhielt Dahaene sein bevorzugtes Design für das anschließende TWCF-finanzierte Experiment, das das Forschungsteam auf der ASSC-Tagung im nächsten Jahr vorstellen möchte. Mithilfe eines maßgeschneiderten Videospiels zur Ablenkung der Teilnehmer werden in diesem Experiment neuronale Signale der bewussten Wahrnehmung isoliert, indem Gehirnsignale verglichen werden, wenn die Probanden sich bewusst sind, ein Bild zu sehen, und wann nicht.
Obwohl Kochs bevorzugte Theorie nun gegenüber GNWT einen Vorsprung hat, sagt er, dass die anhaltenden Zweifel an den neuen Ergebnissen ausreichten, um die Wette für Chalmers auszuzahlen. „Ich habe den Kampf verloren“, erklärte er auf der Bühne, „aber den Krieg um die Wissenschaft gewonnen.“