[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出，意识报告源于对感知内容的高层级生成模型中的元认知推断，其中主观意识被表示为对海量感知状态的二元决策（存在/不存在）。该模型的非对称架构——‘存在’子系统涵盖众多感知状态，而‘不存在’则涵盖较少——解释了大脑成像中意识报告期间观察到的全局神经点火模式。

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.

研究动机与目标

• 解释人类如何在感知内容复杂的情况下报告主观体验。
• 解决对意识报告背后决策过程理解不足的问题。
• 开发一种计算框架，将意识报告定位为元认知推断，而非直接的感知反映。
• 利用分层且非对称的状态空间架构，解释意识的神经相关物，特别是全局点火现象。

提出的方法

• 该框架将意识报告建模为高层级状态空间中的决策，其中内部状态代表对感知内容的元认知评估。
• 它采用生成模型，基于感知证据推断意识的有无。
• 该架构具有非对称性：单一的‘存在’状态嵌套大量感知状态，而‘不存在’则具有极少的内部结构。
• 该模型使用概率推断，计算给定感官输入下意识状态的可能性。
• 通过模拟测试该架构是否能重现fMRI和EEG研究中观察到的神经点火模式。
• 该框架整合分层学习，以在感知和决策过程中构建灵活的状态表征。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将意识报告计算建模为决策，而非感知的直接反映？
• RQ2 状态空间的何种结构特性能够促成意识报告期间的全局神经点火？
• RQ3 为何意识的表征如此抽象且为二元（存在/不存在），尽管输入的感知内容丰富？
• RQ4 '存在'与'不存在'状态之间的非对称性如何影响与意识相关神经活动的动力学？
• RQ5 高层级生成模型能否同时解释意识的现象学特征与神经相关物？

主要发现

• 非对称架构——其中‘存在’子系统涵盖大量感知状态，而‘不存在’涵盖较少——自然解释了意识报告期间全局神经点火的出现。
• 模拟结果表明，该结构在报告意识时导致突然的、大规模的神经转变，与fMRI和EEG观察到的模式相吻合。
• 该模型通过将意识报告视为对分层生成模型的元认知推断，解释了其简洁性和抽象性。
• 该框架解释了为何意识被表征为从‘不存在’到‘存在’的一维连续体，尽管其底层感知内容极为复杂。
• 计算机制通过允许高层状态动态整合低层感知证据，支持灵活的学习与决策。