最新研究：揭秘大脑中激发自发行为的神秘信号

一项新的研究在《自然通讯》上发表，研究了大脑如何启动自发行为。除了展示在没有环境输入的情况下自发行为是如何出现的，这项研究还对运动开始前神经活动缓慢上升这一现象的起源产生了影响——这是一种常见但不太为人理解的现象。

这项研究由杰克·加文纳斯博士领导，当时他还是查普曼大学脑研究所的一名博士生，并且由脑研究所的两名教员乌里·毛兹和亚伦·舒格共同撰写。在他们的工作中，研究人员针对这个问题给出了一个答案。他们在简单的神经网络中模拟了自发活动，并将这种模拟活动与人类自发运动时的皮质内记录进行了比较。

研究结果表明了一些令人吃惊的情况：许多快速波动的神经元可以在一个网络中相互作用，从而在神经元群体层面产生非常缓慢的波动。

例如，想象一下，站在高高的跳台上，试图鼓起勇气跳下去。外界没有任何东西告诉你什么时候跳；这个决定来自内心。在某个时刻，你经历了决定跳下去，然后你就跳了。

实际上，您的大脑（或者更确切地说，您的运动皮层）发送电信号，致使您全身肌肉进行精心协调的收缩，从而使您能够奔跑和跳跃。但这些信号在大脑中起源于何处，它们又如何与有意识地意愿身体移动的体验相关联呢？

从 20 世纪 60 年代开始，神经科学家发现，在自发的自愿行动前一到两秒，大脑中的电活动会增强。许多科学家认为，这种增强的开始反映了在潜意识决定行动后为移动所做的准备。但是，尽管对这种缓慢增强的活动的起源进行了调查，它似乎还是突然“不知从何处冒出来”。

在此后的几年里，神经科学家和哲学家一直在探讨这种增强对自由意志和有意识的自我控制意味着什么。如果在早期决定移动之后，大脑在您有意识地决定移动之前两秒（根据一些研究，甚至更长时间）就准备移动，那么您的行动在很大程度上是否是无意识地预先决定的？因此，理解这种增强活动的神经起源是神经科学中的一个首要问题。

大脑在行动开始前几秒存在前意识信息这一观点，受到了诸如 Maoz 和 Schurger 这类神经科学家的挑战。

特别是在 2012 年，Schurger 指出，缓慢上升的大脑活动属于一个更大的过程

在这个过程里，运动皮层活动中的缓慢背景波动得达到一定阈值，才能启动运动。

要是这些缓慢的波动有助于确定阈值跨越的时刻，那么从运动开始往回追溯，能够保证您事先观察到缓慢的上升，即便这种上升并非早期前意识决定移动所导致的结果。

依这种观点来看，重要的事件并非缓慢上升过程的起始，而是阈值的跨越。

尽管颇具说服力，但这一解释留下了一个关键的未解答问题

神经活动中的这些缓慢背景波动——通常被称为 1/f 噪声——最初究竟从何而来？

此项研究首次阐释了这些缓慢的背景波动是怎样从神经元网络中产生的，其中单个神经元本身都不在如此长的时间尺度上运行。这些缓慢的波动或许反过来促成了一个阈值交叉事件，这种事件被认为会触发运动，进而导致在自发行动开始之前以及之后明显的缓慢抬升。

加文纳斯说道：“在其他类型的自发行为之前，我们同样看到了类似的缓慢上升信号，比如想出创新性的想法或者自由回忆发生在您身上的事。所以，类似的过程可能是这些现象的基础，不过只有时间和进一步的研究才能说清楚。”

总之，这是一项具有里程碑意义的研究，因为它为群体层面的神经活动中缓慢、自发的波动的起源提供了一种可能的解释，这是神经系统中普遍存在的现象。

此外，毛兹表示：“它揭示了我们作为研究人员的偏见，即认为我们的结果揭示了一种因果机制，而实际上可能只是一种相关性。”