分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

我們擁有自由意志嗎?—《大腦簡史》

超前意志、且可以預測意志的腦部反應

最早以神經科學方法研究上述問題的科學家,應該是美國加州大學舊金山分校的神經生理學家利貝特(Benjamin Libet)。1983 年,利貝特發表了一項驚人的實驗,他要求受試者自由「決定」一個時間點舉起左手或右手,並根據一個碼錶來回報該「決定」在自己心中出現的時間。結果他在腦電圖中發現,舉手的「意識意志」(conscious will)出現的一秒鐘前(就是意識到自己「想要」舉手的一秒鐘前),大腦就已經出現相關的神經變化。

照理說,如果自由意志真的存在,那「意識意志」發生的時間點應該早於大腦的生理變化才對。然而實驗結果卻完全相反,大腦的生理變化反而早於「意識意志」發生的時間點。如果「意識意志」的感受只是大腦神經變化的結果,那我們真的有自由意志可言嗎?

BRAIN2

究竟是我們的自由意志帶動大腦反應,或者是大腦內的神經訊息影響了我們的意識?圖/Flickr

這個實驗結果一出,立刻引起了科學界和哲學界的震撼。科學界對實驗方法有許多質疑和討論,而哲學界則對實驗結果的衍生意涵充滿興趣。

在這項研究發表後的過去三十年間,熱烈的實驗複製和學術討論從來不曾間斷。2008 年,德國馬克士普朗克研究所的認知神經科學家孫俊祥(Chun Siong Soon),也利用了功能性磁振造影成功再現了利貝特的實驗結果!

這位認知神經科學家孫俊祥和我頗有淵源。我們的第一次見面,是在達特茅斯學院。那時大概是 2005 年,我還是博士班學生,他則是從新加坡來進行短期研究的學生。我們當時就是因為都對意識和自由意志的問題很有興趣,所以才有機會在相互討論後結識。孫俊祥後來去了德國,成為海因斯(John-Dylan Haynes)的博士班學生,並發表了上述的研究。

很巧的是,我在幾年前來到新加坡,在杜克-新加坡國立大學醫學研究院(Duke-NUS Medical School)成立我的實驗室,而孫俊祥剛好也在這所學校中擔任博士後研究員。2012 年,我們因為研究興趣相近,他就進到了我的實驗室一起合作。能在實驗室成立初期,有這麼一位實力強大的幫手加入,真的非常幸運!

腦造影否定自由意志?

孫俊祥在這項研究中發現,受試者決定做動作前(十秒前!)出現的神經變化,竟然可以預測他們將會使用左手或右手。2013 年,更在另一項實驗中成功預測了受試者的心算選擇(可以預測他們即將要在心中進行加法運算或減法運算)!

在其他的決策行為研究中,也可以觀察到類似的現象。連我自己也在一系列實驗中發現,不管是比較基礎的知覺判斷、或是較高階的行為決策,都可能可以透過事前的腦部活動來進行預測。

比方說,我在麻省理工學院進行博士後研究時,就已經發現某些腦區的神經活動可以預測「雙眼競爭」的結果。

雙眼競爭」是潛意識知覺研究中最常使用的一個實驗典範。十六世紀文藝復興時期的歐洲學者波爾塔(Giambattista della Porta)是第一個記錄下這個現象的人。他發現在左眼和右眼前分別放置一本書時,他只能「見到」其中一本,而且每隔幾秒鐘,視覺意識內容會在兩本書之間轉換。

各位讀者如果想要體驗雙眼競爭,可以試試以下這個的方法:首先,閉上左眼,然後把右手大拇指伸出來。接著,把右手大拇指由右至左緩緩移動,慢慢的遮住右下角的書頁號碼(或者是最右下角的字)。當號碼一被遮住時,就立刻停住,不要再繼續移動大拇指。好,現在你可以張開左眼了。此時你會發現,你的右眼是看不到書頁號碼的,但是左眼可以(你可以輪流閉一隻眼睛觀察看看)。當你確定右眼看不到書頁號碼,但是左眼可以之後,你就利用雙眼同時進行觀察。此時你是否發現,有時候你會只看到書頁號碼,但是過了幾秒後,你卻只能看見大拇指,並且兩種狀態會持續輪轉。偶爾有些時候,你可能也可以同時看到書頁號碼和大拇指。這就是雙眼競爭現象。

現代實驗心理學家進一步發現,即使其中一隻眼睛中的內容沒有被意識到,大腦仍會處理這隻眼睛接收的內容資訊。而我在麻省理工學院進行的一項功能性磁振造影實驗中,更進一步發現了可以預測雙眼競爭結果的神經活動。在這項實驗裡,我們讓受試者的兩眼分別觀看不同的視覺刺激(其中一眼觀看臉孔、另一眼觀看風景),然後要求他們回報自己是否看到臉孔。結果發現梭狀臉區(fusiform face area,對臉孔特別有反應的腦區)在視覺刺激出現前兩秒鐘的神經反應,就已經可以預測受試者是否會看見臉孔。換句話說,在受試者尚未見到任何視覺刺激之前,我們就可以觀察到梭狀臉區裡有一些雜訊般的神經反應,而這些反應似乎可以影響受試者兩秒鐘後的行為反應。

sn-gossip2

受試者的兩眼分別觀看不同的視覺刺激,其中一眼觀看臉孔、另一眼觀看風景。

另外,我目前在杜克-新加坡國立大學醫學院的腦與意識實驗室也透過功能性磁振造影發現,在受試者做出高階行為決策的數秒鐘前,腦部某些特定區域的活動也可以預測受試者的決定。在其中一個實驗中,我們讓受試者看許多圖畫、並一張張詢問他們是否喜歡,結果發現,在受試者看到圖畫的數秒鐘前,大腦前額葉的神經活動可以成功預測他們是否會表示喜歡。

在另一個功能性磁振造影實驗中,我和來自台灣的黃瑜峰博士合作,讓受試者進行賭博遊戲,每一局遊戲中都會提供兩種選項,其中一個低風險選項是 100 %會獲得某個數量的金錢(例如有 100 %的機率獲得四元),另一個高風險選項則是有較低的機率獲得較高的金錢(例如有 50 %的機率獲得八元和 50 %的機率獲得零元)。我們把兩個選項的獲得金錢期望值設定得非常相近,並要求受試者在兩秒鐘之內做出選擇。

結果發現, 在受試者看到選項的數秒鐘之前, 大腦左側伏隔核(nucleu saccumbens)和額葉中迴(medial frontal gyrus)的神經活動也可以成功預測他們是否會選擇風險較高或較低的選項。

這些發現聽起來很神奇,但是讀者們別把它們和心電感應之類的發現搞混了。我們的發現並不是心電感應、也不是所謂的特異功能。我們的發現只是顯示出,人類的行為決策似乎會受到大腦中許多無意識訊息或雜訊的影響。只要透過儀器找出這些關鍵的訊息或雜訊,我們就有可能可以藉此預測人的決策。


大腦簡史

 

 

本文摘自《大腦簡史:生物經過四十億年的演化,大腦是否已經超脫自私基因的掌控?》貓頭鷹出版。

ad3

問答是人類最原始的知識互動方式,也是文明火箭推進的燃料,更是茫茫知識大海中的羅盤
為什麼蘋果會落下?為什麼人類不能飛?所有偉大的事物,都萌芽於一個最初的問題。
我們全新推出的問答平台——泛答,讓大家用最輕鬆直接的方式挖掘最有價值的知識。

受夠了虛實難辨的假新聞?懷疑自己困在同溫層?想念那個充滿好奇的內心自我?
來泛答吧,跟我們一起用問答打破現狀,用問答找回專屬於你的知識。

關於作者

貓頭鷹出版社

貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。