Нейробиология свободы воли

В течение десятилетий новаторское исследование мозга питало мнение о том, что свободы воли не существует в отношении наших действий. Однако, выводы, сделанные из этого эксперимента, вероятно, были ошибочными.

Краткая история нейробиологии свободной воли

В 1964 году два ученых из Фрайбургского университета в Германии контролировали электрическую активность мозга людей во время самостоятельных движений (сгибание пальцев). Каждый день в течение нескольких месяцев участники сидели в кресле, прикрепляли провода к коже головы через специальное записывающее устройство, называемое электроэнцефалограммой (ЭЭГ), и получали инструкции сгибать палец на правой руке с интервалами, которые им нравились, до 500 раз за посещение.

Д-ра Ханс Хельмут Корнхубер и Людер Дике интересовались изучением мозговой деятельности, связанной с волевыми действиями, или решением действовать. Исследователи использовали компьютер для измерения мозговой активности участников от моторной коры и дополнительной моторной области (части мозга, которые контролируют движение), в то время как участники сгибали пальцы. Они обнаружили, что за миллисекунды, приводящие к сгибанию каждого пальца, наблюдается постепенное увеличение мозговой активности. Волна нервной активности нарастала примерно на секунду, а затем резко снижалась сразу после начала движения пальцев.

Корнхубер и Дике назвали этот рост нейронной активности как потенциал Bereitschafts, также называемый предмоторным потенциалом или потенциалом готовности, потому что они интерпретировали модель активности, как мозг, готовящийся к движению.

Это важное открытие стало началом противоречий в нейробиологии. Двадцать лет спустя доктор Бенджамин Либет, исследователь из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, заявил, что мозг не только демонстрирует признаки решения перед движением, но и мозг становится активным, прежде чем человек сознательно решает действовать. В исследовании, опубликованном в журнале Brain, Либет и его коллеги повторили первоначальный эксперимент с потенциалом Bereitschafts, но попросили его участников сообщить, когда именно они приняли решение. Результаты показали, что нейронная активность начала расти примерно за 500 миллисекунд до того, как участники совершили какое-либо действие, но о принятии решения о действиях участники сообщали только за 150 миллисекунд.

«Мозг, очевидно, «решает» инициировать действие еще до того, как человек осознает, что решение принято», – заключил Либет. 

Таким образом родился неврологический аргумент против свободы воли.

Ученые, однако, поставили под сомнение экспериментальный подход Либета, в том числе точность инструментов, которые он использовал для измерения мозговой активности. Но даже недавние исследования с использованием современных технологий МРТ повторяли его результаты снова и снова. Как могло случиться, что наше сознательное понимание принятого решения – просто мимолетная запоздалая мысль?

В первоначальных экспериментах потенциала Bereitschafts 1967 года два немецких ученых использовали самые современные компьютеры для записи мозговой активности. Но машина работала только после того, как обнаружила сгибание пальца. Таким образом, они записывали мозговую активность отдельно на ленту и использовали изобретательскую технику, называемую «обратное усреднение», чтобы воспроизводить записи на магнитной ленте обратно в компьютер. Используя этот изобретательный метод анализа данных, Корнхубер и Дике выявили потенциал Bereitschafts. В последние годы исследователи начали понимать, что этот метод является ключевым для правильного определения потенциала готовности.

Современный взгляд на процесс принятия решений: развенчание научного аргумента против свободной воли

В 2010 году у доктора Аарона Шургера, исследователя из Национального института здравоохранения и медицинских исследований в Париже, было прозрение. В любой момент времени нейронная активность или электрофизиологический шум в мозге естественным образом колеблются в медленных приливах, так же, как поверхность океана. Эти данные не имеют закономерностей; это просто шум. Если бы кто-то выровнял этот шум на его пиках и произвел обратное усреднение их в соответствии с оригинальным подходом Корнхубера и Дике, результаты будут выглядеть точно так же, как растущие тенденции, пояснил Шургер. За этими очевидными тенденциями не будет никакой цели – они будут совпадением, а не значимым сигналом.

«Я подумал, подожди минутку», – говорит Шургер. «Если бы он применил тот же метод к спонтанному мозговому шуму, который он изучал, какую форму он приобрел бы? Я посмотрел на свой экран и увидел нечто, похожее на потенциал Bereitschafts».

Шургер и его коллеги повторили версию эксперимента Либета, их исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Чтобы избежать мозгового шума, они включили контрольное условие, при котором участники вообще не двигались. Программа искусственного интеллекта позволила им найти момент, когда активность мозга в этих двух состояниях различалась. Если бы Либерт был прав, активность мозга должна была разойтись за 500 миллисекунд до начала движения. Но алгоритм обнаружил разницу всего за 150 миллисекунд до начала движения, именно тогда, когда люди сообщили о принятии решений в первоначальном эксперименте Либета.

Другими словами, субъективный опыт людей в отношении решения соответствовал фактическому моменту, когда их мозг демонстрировал признаки принятия решения. Выводы Либета были опровергнуты.

Когда Шургер впервые предложил идею нейронного шума в 2012 году, статья была в значительной степени проигнорирована, но была признана нейробиологами. Шургер получил награды за отмену давней идеи. 

«Это показало, что потенциал Bereitschafts может быть не таким, как мы думали. Возможно, это в некотором смысле артефакт, связанный с тем, как мы анализируем наши данные», – говорит Ури Маоз, вычислительный нейробиолог из Университета Чепмена.

Предположение о том, есть ли у нас свободная воля, коренится в философии, но, как показали Либет и Шургер, нейробиологические инструменты могут раскрыть интересную информацию о том, как наш мозг контролирует принятие решений и, возможно, как люди испытывают свободную волю.

Вас также может заинтересовать:

“Шумные” нейроны ограничивают зрительное восприятие

Ученые могут увидеть предвзятость в вашем мозгу – даже до того, как вы примете решение