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1968 年生,台中市人,台大醫學系畢業,精神科醫師,文字志工

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自由意志與腦波
在地生活大台北 2019/09/15 13:29:24

自由意志與腦波

◎沈政男 

週日早晨,咖啡與烤吐司擺在茶几上等著你享用,這時,你會先喝咖啡,還是先吃烤吐司? 

答案不管是何者,到底你如何做出決定? 

自由意志的問題,這時便出現了。到底是你出於對食物的偏好與用餐的習慣而做出決定,還是你的飢餓與口渴,以及其他宛如擲骰子的隨機事件,決定了你先喝咖啡還是先吃烤吐司? 

傳統上關於自由意志的思考,不管是支持自由意志,或者主張決定論,都只能侷限於哲學層次,但,這個局面在1965被突破了。德國神經科學家Kornhuber and Deecke利用當時剛發明的事件相關電位(ERP)技術,做了一個實驗,也就是由受試者隨意自主按下一個按鍵,要快要慢隨你,連續按五百次,並同時記錄受試者的腦波變化與按鍵時間,然後進行分析。結果發現,在受試者的自主動作之前約0.5秒左右,早已出現腦波電位(Bereitschaftspotential,備妥電位,readiness potential),而受試者並未察覺,由此可見,所謂自主動作其實有一大部分在無意識的層次完成。 

也就是,當你決定先拿起咖啡或烤吐司之前,有0.5秒時間,你的腦部自行運作,加減乘除後得出一個「先喝咖啡吧!」的決定,0.5秒後你才意識到「我決定先喝咖啡」。 

這麼說來,到底是你出於自由意志,決定先喝咖啡,還是你的腦部幫你決定?如果是腦部幫你決定,而且是無意識,那麼這是自由意志嗎? 

此後幾十年,因這個實驗而起的,關於自由意志的爭論,不只有了生理依據,甚至可以用實驗來佐證。其中最關鍵的是1982由神經科學家Libet所做的實驗,方法大致是重覆Kornhuber and Deecke的實驗,但加了一個程序,也就是在受試者面前擺了一個時鐘,要受試者記下自己決定按下按鍵時,鐘面顯示時間為何,事後再記錄下來。結果發現,鐘面顯示的時間,也就是決定按下按鍵的時間,比實際按下按鍵早了0.15秒。這代表什麼?腦部在按下按鍵前0.5秒,便已開始做決定,但直到動作前0.15秒,受試者才察覺自己的選擇,因此可以證明,早在人們做出決定前的0.35秒,腦部便幫你做好決定了,你只是被動察覺這個決定,而且以為是自己做出決定。 

這就叫,自由意志的錯覺。你以為是自己想先喝咖啡而拿咖啡,其實是你的腦部幫你做決定,做完決定以後才告訴你。 

Libet的實驗出來以後,哲學界與心理學界譁然,好像自由意志的問題,就要得到一個科學性的解答了。後來有很多人想要找出Libet實驗上的缺失,但結論就是,這是一個普遍現象。比如有人也做了笨豬跳實驗,結果也發現,早在當事人決定往下跳前的0.5秒,腦波早已出現電位變化。 

怎麼辦?如果我沒有自由意志,連我決定先喝咖啡或先吃烤吐司,都是腦部而不是我的心靈所做的決定,那麼我跟電腦或機器人有何差別? 

更慘的是,不只人類,連在動物甚至魚類,都可觀察到備妥電位的出現,可見這是一個經由億萬年演化出來的神經機制。 

只是,魚不會說自己有自由意志,而人,因為吃飽太閒,於是發明了自由意志。 

子非魚,安知魚之樂? 

當然可以,因為魚的腦波波型,跟人類類似。 

然而事情到了2012又有了轉折。神經科學家Schuger把Kornhuber and Deecke的實驗做了另一個修正,也就是在原本隨意按下按鍵的一連串動作裡,無預警提示受試者按下按鍵的鈴聲,只要聽到提示,便要儘快按下按鍵,結果發現,即使是因為提示而執行的動作,在動作前也出現備妥電位,而且越是快速的動作,備妥電位拉得越久且越大。 

這代表什麼?如果備妥電位代表腦部無意識做決定,但無預警提示之下,並沒有時間讓腦部醞釀決定,為什麼還是出現又久又大的備妥電位? 

於是Schuger 提出一個解釋,也就是腦部原本就有宛如海浪一般自行起伏的電位變化,當起伏幅度突破一個臨界點,就會導致腦部做出按下按鍵的決定。這個自行起伏的電位變化,在平常就存在,而到了實驗室,當被要求隨意按下按鍵後,如果電位變化突破臨界點,受試者就會察覺腦部做出決定,然後按下按鍵。也就是說,腦部本來就有類似備妥電位一般起起伏伏的電位變化,只是在按下按鍵前的那些電位變化,被記錄下來了,因此被認為是腦部正在做決定,其實是腦部隨機起伏的電位變化,就好像天氣或股市的起伏一樣。 

Schuger的實驗,等於否定了「備妥電位代表腦部無意識做決定」這樣的論述,而是腦部電位的自然起伏,而當臨界點達到以後,這時腦部做出決定,並且同時間人們也察覺到自己做了決定,也就是腦部與心靈同時做出決定。 

如此一來,等於又把自由意志問題的討論天平,扳回了水平位置。 

這一期的《大西洋》雜誌寫了這個主題,剛好我最近正在研究ERP,本來有些枯燥,看了這篇文章以後發現原來ERP有這樣的威力。 

遂有此文。 

(圖片取自網路,乃Kornhuber and Deecke 1965的經典實驗照片)

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