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自由意志与脑波
2019/09/15 13:29
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自由意志与脑波

◎沈政男 

周日早晨,咖啡与烤吐司摆在茶几上等著你享用,这时,你会先喝咖啡,还是先吃烤吐司? 

答案不管是何者,到底你如何做出决定? 

自由意志的问题,这时便出现了。到底是你出于对食物的偏好与用餐的习惯而做出决定,还是你的饥饿与口渴,以及其它宛如掷骰子的随机事件,决定了你先喝咖啡还是先吃烤吐司? 

传统上关于自由意志的思考,不管是支持自由意志,或者主张决定论,都只能局限于哲学层次,但,这个局面在1965被突破了。德国神经科学家Kornhuber and Deecke利用当时刚发明的事件相关电位(ERP)技术,做了一个实验,也就是由受试者随意自主按下一个按键,要快要慢随你,连续按五百次,并同时记录受试者的脑波变化与按键时间,然后进行分析。结果发现,在受试者的自主动作之前约0.5秒左右,早已出现脑波电位(Bereitschaftspotential,备妥电位,readiness potential),而受试者并未察觉,由此可见,所谓自主动作其实有一大部分在无意识的层次完成。 

也就是,当你决定先拿起咖啡或烤吐司之前,有0.5秒时间,你的脑部自行运作,加减乘除后得出一个「先喝咖啡吧!」的决定,0.5秒后你才意识到「我决定先喝咖啡」。 

这么说来,到底是你出于自由意志,决定先喝咖啡,还是你的脑部帮你决定?如果是脑部帮你决定,而且是无意识,那么这是自由意志吗? 

此后几十年,因这个实验而起的,关于自由意志的争论,不只有了生理依据,甚至可以用实验来佐证。其中最关键的是1982由神经科学家Libet所做的实验,方法大致是重覆Kornhuber and Deecke的实验,但加了一个程序,也就是在受试者面前摆了一个时钟,要受试者记下自己决定按下按键时,钟面显示时间为何,事后再记录下来。结果发现,钟面显示的时间,也就是决定按下按键的时间,比实际按下按键早了0.15秒。这代表什么?脑部在按下按键前0.5秒,便已开始做决定,但直到动作前0.15秒,受试者才察觉自己的选择,因此可以证明,早在人们做出决定前的0.35秒,脑部便帮你做好决定了,你只是被动察觉这个决定,而且以为是自己做出决定。 

这就叫,自由意志的错觉。你以为是自己想先喝咖啡而拿咖啡,其实是你的脑部帮你做决定,做完决定以后才告诉你。 

Libet的实验出来以后,哲学界与心理学界哗然,好像自由意志的问题,就要得到一个科学性的解答了。后来有很多人想要找出Libet实验上的缺失,但结论就是,这是一个普遍现象。比如有人也做了笨猪跳实验,结果也发现,早在当事人决定往下跳前的0.5秒,脑波早已出现电位变化。 

怎么办?如果我没有自由意志,连我决定先喝咖啡或先吃烤吐司,都是脑部而不是我的心灵所做的决定,那么我跟计算机或机器人有何差别? 

更惨的是,不只人类,连在动物甚至鱼类,都可观察到备妥电位的出现,可见这是一个经由亿万年演化出来的神经机制。 

只是,鱼不会说自己有自由意志,而人,因为吃饱太闲,于是发明了自由意志。 

子非鱼,安知鱼之乐? 

当然可以,因为鱼的脑波波型,跟人类类似。 

然而事情到了2012又有了转折。神经科学家Schuger把Kornhuber and Deecke的实验做了另一个修正,也就是在原本随意按下按键的一连串动作里,无预警提示受试者按下按键的铃声,只要听到提示,便要尽快按下按键,结果发现,即使是因为提示而执行的动作,在动作前也出现备妥电位,而且越是快速的动作,备妥电位拉得越久且越大。 

这代表什么?如果备妥电位代表脑部无意识做决定,但无预警提示之下,并没有时间让脑部酝酿决定,为什么还是出现又久又大的备妥电位? 

于是Schuger 提出一个解释,也就是脑部原本就有宛如海浪一般自行起伏的电位变化,当起伏幅度突破一个临界点,就会导致脑部做出按下按键的决定。这个自行起伏的电位变化,在平常就存在,而到了实验室,当被要求随意按下按键后,如果电位变化突破临界点,受试者就会察觉脑部做出决定,然后按下按键。也就是说,脑部本来就有类似备妥电位一般起起伏伏的电位变化,只是在按下按键前的那些电位变化,被记录下来了,因此被认为是脑部正在做决定,其实是脑部随机起伏的电位变化,就好像天气或股市的起伏一样。 

Schuger的实验,等于否定了「备妥电位代表脑部无意识做决定」这样的论述,而是脑部电位的自然起伏,而当临界点达到以后,这时脑部做出决定,并且同时间人们也察觉到自己做了决定,也就是脑部与心灵同时做出决定。 

如此一来,等于又把自由意志问题的讨论天平,扳回了水平位置。 

这一期的《大西洋》杂志写了这个主题,刚好我最近正在研究ERP,本来有些枯燥,看了这篇文章以后发现原来ERP有这样的威力。 

遂有此文。 

(图片取自网络,乃Kornhuber and Deecke 1965的经典实验照片)

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