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呼吸模式可能有助于预测人们何时开始采取自愿行动

您是否因为饥饿或寒冷而无意中做出决定?换句话说,大脑对内部身体信号的处理会干扰您自由行动的能力吗?

这种思维方式是研究的核心,质疑我们对自由意志思想采取行动的能力。我们已经知道,诸如心跳之类的体内信号会影响我们的精神状态,可以用来减轻疼痛感,并且对身体的自我意识至关重要。

呼吸模式可能有助于预测人们何时开始采取自愿行动

由于有了新发现,事实证明这些体内信号确实确实影响了意志行为。

瑞士EPFL的科学家表明,呼气时您更有可能主动做出自愿决定。这些发现发表在今天的《自然通讯》上,为将近60年的关于自由意志和人脑参与的神经科学辩论提供了新的视角。

我们证明,自愿行动确实与您的体内状态有关,特别是与呼吸和呼气有关,而与其他身体信号(如心跳)无关。”

Olaf Blanke,EPFL的Bertarelli基金会认知神经假体主席和资深作者

这些结果的核心是准备就绪潜力(RP),这是在人类皮层中观察到的大脑活动信号,不仅在自愿肌肉运动之前出现,而且在人们意识到运动意图之前就已经出现。RP是自愿行动的标志,因为它始终出现在自由意志行动之前的大脑活动测量中(例如,意识到有人想拿走巧克力)。

RP的解释已经争论了数十年。有些人将RP解释为表明自由意志是一种错觉,因为RP优先于自由意志的有意识体验。似乎表明大脑甚至在我们有意识地意识到做出决定之前就做出了决定(巧克力)。[请参阅准备就绪可能性和解释框。]

最近,有人建议说,RP可能是衡量的产物,有可能将自由意志重新纳入我们的命令。

但是,如果我们认为我们的意识决定是由一连串的发射神经元产生的,那么RP的起源实际上可以提供对导致自愿行动和自由意志的机制的深刻见解。大脑神经元协同工作以做出决定的方式仍然知之甚少。[请参阅高维代数拓扑揭示的大脑活动的隐藏模式。]然后,我们的自由意志的有意识体验,我们自由决策的能力可能会与我们身体的其他部分错综复杂地联系在一起。

EPFL的结果表明,RP的起源与呼吸有关,为自由意志的体验提供了新的视角:规律的呼吸周期是导致有意识的决策和自由意志行为的机制的一部分。而且,我们在呼气时更有可能发起自愿运动。(您在呼气时到达那块巧克力吗?)

这些发现表明,呼吸模式可用于预测人们何时开始自愿行动。您的呼吸模式也可以用来预测消费者的行为,例如单击该按钮时。使用脑机接口的医疗设备可以根据呼吸情况进行调整和改进。呼吸作用耦合可以用于研究和诊断工具中,用于自愿行动控制不足的患者,例如强迫症,帕金森病和图雷特综合症。这项研究的第一作者布兰克(Blanke)和朴庆东(Hyeong-Dong Park)已根据这些发现申请了专利。

自由会被感知信号劫持吗?

更普遍地,EPFL的发现表明,自由行为会受到来自身体其他系统的信号的影响。放弃吃巧克力的冲动可能更多地取决于身体的内部信号!

布朗克阐述道:“这种自愿行为,一种内部的或自我产生的行为,与一种互感信号,即呼吸相结合,可能只是自由行为是如何束缚许多体内状态和大脑对大脑进行处理的一个例子。这些内部信号。有趣的是,这些信号也被证明与自我意识有关。”

您可能很想将拦截巧克力的行为归咎于劫持您的自由意志的感知电信号。直觉连接是研究的活跃领域,向大脑发送的感知信息肯定会影响对食物的渴望。目前,这项最新的EPFL研究仅改善了您何时沉迷于这种渴望的预测,而不是您真正渴望的东西。

在神经科学中,盛行的观点是意识是大脑的一种新兴现象。激发大脑神经元会导致意识和自由意志或自愿行动的感觉。由于属于物理宇宙,因此大脑在解剖学限制内的电活动受物理定律的约束。从这个意义上讲,编码身体,肺部和心脏的大脑信号也自然会影响大脑的认知状态,因此会影响自由意志的行为。

为了测试RP是否取决于人体的内部状态及其大脑的表示,Blanke及其同事要求52位受试者在日内瓦的Campus Biotech上随意按下按钮。脑电图监测大脑活动,胸部周围的皮带测量呼吸活动并记录心脏活动。

科学家发现,RP和自愿行动(按下按钮)与身体的内部状态(规律的呼吸周期)有关,但与心跳无关。与呼气相比,参与者在呼气期间发起自愿运动的频率更高,并且他们完全不知道这种呼吸-动作耦合。还根据呼吸周期来调节RP。

EPFL科学家兼这项研究的第一作者Hyeong-Dong Park解释说:“ RP不再仅对应于皮层活动'无意识地准备'自发行动。RP至少部分反映了与呼吸有关的皮层加工,并伴随了自发行动更普遍地说,它进一步表明,较高级别的运动控制,例如自愿行为,是受我们内部器官(尤其是肺)的不自主和周期性运动行为影响或影响的,但仍然存在控制呼吸的精确神经活动。进行映射。”

准备潜力和解释

哲学家,心理学家以及最近的神经科学家长期以来一直在争论我们自由行动的能力。自从神经科学家Hans Helmut Kornhuber和LüderDeecke于1965年发现准备就绪潜力(RP)的含义以来,人们就一直对其提出质疑,后来又在神经科学家Benjamin Libet的实验中发现了它与自由意志的关系。

整个大脑由大约1000亿个神经元组成,每个单独的神经元在大脑工作时都会传输电信号。放置在头部的电极可以测量大脑神经元的集体电活动,这被称为波浪线,称为脑电图(EEG)。

1965年,神经科学家Hans Helmut Kornhuber和LüderDeecke进行了一项开创性实验,以测试自愿行为,并发现了大脑活动的复发模式。他们将脑电图电极放在受试者的头部上方,并要求受试者随意按下一个按钮。Kornhuber和Deecke发现,在自愿运动之前1秒钟或更长时间,EEG始终表现出波浪线的上升斜率,准备就绪潜力。

在1980年代初期,神经科学家本杰明·利伯特(Benjamin Libet)进一步测试了RP与意识意识或自愿行动意图之间的关系。他极具影响力的结果表明,在受试者按下按钮之前约200毫秒,他们意识到了一种冲动或行动的意图,这被Libet称为W时间,而RP始终早于W时间。

Libet建议这些发现表明,即使在我们做出自愿行动的自觉决定之前,大脑已经不知不觉地被激活并参与了行动计划。

有些人将RP和W时间之间的关系解释为表明无人居住可能是一种幻想。RP被视为大脑在受试者甚至尚未做出决定之前就做出决定(按下按钮)。如果在我们还没有意识到之前就做出了决定的承诺,那么哪种机制正在为我们做出决定?

对于认为意识源于大脑活动(相对于意识活动引起的大脑活动)的神经科学家而言,Libet的结果可能不足为奇,因为自由意志的有意识经历被视为大脑活动的一种新兴现象。

但是,利贝特的结果与思想哲学,民间心理学,文化和法律事务中的自由意志和自愿行动的观念相抵触。

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