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）