[論文レビュー] Awareness reports as inference in a higher-order state space

Stephen M. Fleming|arXiv (Cornell University)|May 31, 2019

Neural dynamics and brain function被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、意識的報告が、知覚的内容の高階生成モデル内の自己認識的推論から生じることを提案している。ここで、主観的意識は、膨大な数の知覚状態の上での二値的意思決定（存在／不在）として表現される。モデルの非対称的構造——「存在」は多数の知覚状態を包含するが、「不在」は少ない——が、意識報告時に脳画像で観察されるグローバル神経炎発現パターンを説明する。

ABSTRACT

Humans have the ability to report the contents of their subjective experience - we can say to each other, am aware of X. However, the decision processes that support reports about mental contents remain poorly understood. In this article I propose a computational framework that characterises awareness reports as metacognitive decisions (inference) about a generative model of perceptual content. This account is motivated from the perspective of how flexible hierarchical state spaces are built during learning and decision-making. Internal states supporting awareness reports, unlike those covarying with perceptual contents, are simple and abstract, varying along a one-dimensional continuum from absent to present. A critical feature of this architecture is that it is both higher-order and asymmetric: there is a vast number of perceptual states is nested under present, but a much smaller number of possible states is nested under absent. Via simulations I show that this asymmetry provides a natural account of observations of global ignition in brain imaging studies of awareness reports.

研究の動機と目的

• 人間が知覚的内容の複雑さにもかかわらず、主観的経験をどのように報告するかを説明すること。
• 意識的報告の背後にある意思決定プロセスの理解不足を解消すること。
• 意識的報告を直接的な知覚の反映ではなく、自己認識的推論として位置づける計算フレームワークを構築すること。
• 特にグローバル炎発現を含む意識の神経的相関を、階層的かつ非対称な状態空間アーキテクチャを用いて説明すること。

提案手法

• フレームワークは、内部状態が知覚的内容の自己認識的評価を表す高階状態空間における意思決定として意識的報告をモデル化する。
• 知覚的証拠に基づいて意識の有無を推論する生成モデルを採用する。
• アーキテクチャは非対称的である：単一の「存在」状態が多数の知覚状態を内包する一方、「不在」は最小限の内部構造を持つ。
• 確率的推論を用いて、感覚入力が与えられたもとでの意識状態の尤度を計算する。
• fMRIおよびEEG研究で観察された神経炎発現パターンを再現するかを検証するために、シミュレーションを実施する。
• 知覚および意思決定プロセス中に柔軟な状態表現を構築するために、階層的学習を統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 意識的報告を直接的な知覚の反映ではなく、意思決定として計算的にモデル化する方法は何か？
• RQ2 意識報告時にグローバル神経炎発現が生じる背後にある状態空間の構造的特徴は何か？
• RQ3 豊かな知覚的入力にもかかわらず、なぜ意識の表現は抽象的で二値的（存在／不在）なのであろうか？
• RQ4 「存在」と「不在」状態の間の非対称性が、意識関連神経活動のダイナミクスにどのように寄与するか？
• RQ5 高階生成モデルは、意識の現象学的側面と神経的相関を両方説明できるか？

主な発見

• 「存在」が多数の知覚状態を包含するが「不在」は少ないという非対称的構造が、意識報告時にグローバル神経炎発現が生じることを自然に説明する。
• シミュレーションにより、この構造が意識報告時に急激で大規模な神経的遷移を引き起こし、fMRIおよびEEGで観察されたパターンと一致することが示された。
• このモデルは、意識的報告を階層的生成モデル上の自己認識的推論として扱うことで、報告の単純さと抽象性を説明する。
• このフレームワークは、下位の知覚的内容の複雑さにもかかわらず、意識が「不在」から「存在」への一次元的連続体として表現される理由を説明する。
• 上位の状態が下位の知覚的証拠を動的に統合できる仕組みであるため、計算的メカニズムは柔軟な学習と意思決定を支援する。