آیا اراده آزاد وجود دارد؟ پژوهشی در رابطه با ارتباط نیت و رفتار - سرزمین کانادا

ارتباط نیت و رفتار در مغز

در مطالعه ای نوآورانه با ترکیب فناوری رابط مغز و ماشین، به رازهای جالبی درباره چگونگی ارتباط نیت، کنش و پیامدهای آن ها در مغز انسان دست یافت. پژوهشگران با ثبت فعالیت نورون های منفرد از یک فرد فلج (به وسیله الکترودهای کاشته شده)، پیروز شدند تنها با اتکا به نیت فکری، حرکت دست را با تحریک عضلانی مبتنی بر یادگیری ماشینی ممکن نمایند.

نتیجه شگفت انگیز بود: وقتی افراد با نیت قبلی کاری را انجام می دهند، آن را سریع تر از کنش های غیرارادی تجربه می نمایند - پدیده ای که هم بندی زمانی فشرده نام دارد. این یافته نه تنها افق های تازه ای را درباره نحوه رمزگذاری نیت در مغز باز می نماید، بلکه گامی مهم در مسیر پاسخ به پرسش قدیمی درباره اراده آزاد است. چرا که نشان می دهد آنچه ما به عنوان نیت تجربه می کنیم، واقعاً با فعالیت مغز در ناحیه قشر حرکتی هماهنگ است.

نکات کلیدی

• هم بندی زمانی: کنش های عمدی زودتر از کنش های غیرارادی ادراک می شوند.
• رمزگذاری عصبی نیت: نورون های منفرد در قشر حرکتی، تجربه نیت را بازتاب می دهند.
• ادغام مغز و ماشین: این مطالعه با بهره گیری از الکترودهای کاشته شده و یادگیری ماشینی، نیت های حرکتی را در زمان واقعی رمزگشایی و به کنش تبدیل کرد.

چکیده

رفتارهای خودشروعگر با تجربه فکری نیت برای انجام کنش همراه اند. در این مطالعه، ما از فرصت منحصربه فردی بهره گرفتیم تا کل زنجیره نیت از قصد فکری تا کنش واقعی و در نهایت پیامد محیطی را در فردی تتراپلژیک (فلج چهار اندام) آنالیز کنیم؛ فردی که به یک رابط مغز و ماشین (BMI) در ناحیه قشر حرکتی اولیه (M1) مجهز بود و حرکات واقعی دست او به وسیله تحریک الکتریکی عصبی-عضلانی (NMES) فراوری می شد.

این رویکرد ترکیبی BMI-NMES به ما اجازه داد تا به طور انتخابی هر یک از اجزای زنجیره نیت (نیت، کنش، پیامد) را دست کاری نموده و هم زمان تجربه فکری شرکت نماینده را آنالیز و ثبت برون سلولی از ناحیه M1 مغز انجام دهیم.

از منظر رفتاری، نوعی نوظهور از هم بندی زمانی نیت را آشکار کردیم: نیت های حرکتی به صورت کشش زمانی ادراک شده میان شروع نیت و شروع کنش ظاهر شدند. از نظر نورونی، نشان دادیم که فعالیت نورونی القاشده در M1، به طور قابل توجهی با شروع تجربه فکری نیت هم زمان است و بعلاوه تعداد شلیک نورون ها در M1 و زمان شروع نیت فکری، در هر نوبت آزمایش می توانند با هم هم پوشانی داشته باشند.

علاوه بر این، پویایی های سطح جمعیت نورونی که به وسیله یک رمزگشا برای اجرای حرکت تحلیل شدند بازتابی از همان هم بندی زمانی نیت کنش بودند. این یافته ها شکاف مهمی در دانش ما را پُر می نمایند، زیرا برای نخستین بار ارتباط میان فعالیت نورونی در M1 انسان و شروع تجربه فکری نیت را نشان می دهند و در عین حال، مکمل مطالعات پیشین ثبت داخل جمجمه ای در نواحی پیش حرکتی و جداری (parietal) هستند.

توضیح پژوهش

پژوهشگران به سرپرستی ژان پل نوئل در دانشگاه مینه سوتا، آمریکا، پیروز شدند با استفاده از رابط مغز و ماشین، ارتباط پیچیده میان نیت، کنش و پیامدهای آن ها را از هم تفکیک نمایند. آن ها با طراحی آزمایشی منحصر به فرد، به فردی با فلجی کامل امکان دادند که تنها با نیت فکری خود، توپ را بفشارد.

ابزار و روش

این مطالعه بر اساس رابطی عصبی-ماشینی انجام شد. شرکت نماینده فردی با آسیب در مهره های C4/C5 و فلجی دست و پا بود. در قشر حرکتی مرتبط با دست او، 96 الکترود کاشته شده بود.الگوریتمی مبتنی بر یادگیری ماشینی، سیگنال های عصبی ثبت شده را تحلیل و بین الگوهای فشردن و رها کردن تمایز قائل می شد. سپس با ارسال سیگنال به عضلات دست، حرکت دلخواه انجام می شد و با پخش یک صدا، بازخورد شنیداری به فرد داده می شد.

هم بندی زمانی

نتایج نشان داد که افراد، زمانی که کنشی با نیت مطلعانه انجام می دهند، آن را زودتر از زمان واقعی تجربه می نمایند. به طور میانه، شرکت نماینده زمان بین نیت و حرکت را 71 میلی ثانیه حس می کرد، در حالی که این زمان در واقع اندکی بیشتر بود.این پدیده به نام هم بندی زمانی فشرده (Compressed Temporal Binding) شناخته می گردد.

طراحی تجربی: تفکیک اجزای کنش

برای آنالیز دقیق تر، پژوهشگران اجزای زنجیره را جداگانه دست کاری کردند:

• حذف نیت: با تحریک تصادفی دست برای فشردن توپ، نیت حذف شد. در این حالت، فرد احساس می کرد حرکت با تأخیر بیشتری اتفاق افتاده است.
• حذف کنش: در حالی که شرکت نماینده قصد فشردن داشت، تحریک عضلانی انجام نشد. اگر صدا همچنان پخش می شد، فرد نیت را زودتر حس می کرد. اگر صدا پخش نمی شد، این ادراک تغییری نمی کرد.

این یافته ها نشان دادند که ادراک زمانی نیت و کنش وابسته به ارتباط فکری و حسی آن هاست.

ثبت نورونی و رمزگذاری نیت

برای نخستین بار، با ثبت نورون های منفرد از قشر حرکتی اولیه، نشان داده شد که این ناحیه مغز نیت را رمزگذاری می نماید یعنی نیت فکری با شلیک نورون ها در این ناحیه هم زمان است. این در حالی است که چنین ثبت دقیقی از نورون ها به ندرت در انسان ممکن است.

ارتباط با بحث اراده آزاد

نویسندگان مقاله به مطالعه ای پیشین (Fried و همکاران، 2011) اشاره می نمایند که نشان داده بود مغز تا یک ثانیه پیش از تجربه نیت از آن مطلع است. این یافته، سال هاست که بحث هایی جدی درباره آزاد بودن اراده انسان برانگیخته است. مطالعه حاضر نیز به این بحث یاری می نماید، چرا که نشان می دهد نیت مطلعانه با فعالیت دقیق نورونی در مغز هم زمان است، نه صرفاً پیش بینی شده.

نتیجه گیری

نویسندگان تأکید می نمایند که این دستاورد حاصل همکاری میان جراحان مغز، مهندسان عصبی و عصب پژوهان بوده است.این پژوهش نه تنها مرزهای دانش درباره نیت، ادراک و کنش را جابه جا نموده، بلکه گامی مهم در شناخت رابطه مغز و فکر در تصمیم گیری و اراده برداشته است. این پژوهش نوآورانه با ترکیب فناوری رابط مغز و ماشین، دریچه ای تازه به درک ما از رابطه میان نیت، کنش و ادراک گگردد.

برای نخستین بار نشان داده شد که تجربه فکری نیت با فعالیت نورونی در قشر حرکتی اولیه انسان به طور دقیق و هم زمان همراه است؛ به طوری که فرد، کنش های عمدی را سریع تر از زمان واقعی تجربه می نماید، پدیده ای که هم بندی زمانی فشرده نام دارد. این یافته نه تنها در درک سازوکارهای عصبی نیت و حرکت تحول آفرین است، بلکه نقش مهمی در یکی از بحث برانگیزترین مباحث فلسفی و علمی، یعنی مسئله اراده آزاد ایفا می نماید؛ چراکه نشان می دهد آنچه ما به عنوان نیت مطلعانه درک می کنیم، بازتابی از فعالیت واقعی و قابل میزان گیری مغز است.

منبع: این متن از مقاله How Intent Shapes Perception of Action ترجمه و بازنویسی شده است