是否有心靈的存在?又或者這些思考、判斷與感受,只不過是腦神經活動的副產物?臺灣大學心理學系副教授謝伯讓從腦科學來分析。

「人,是怎樣的存在?」經歷數百年哲學思辨,到了科學技術發達的今日,這道問題轉化成當代形式,由腦科學家擔任先鋒,從嶄新角度回應亙古的哲學難題。

大腦與意識的關係是什麼?你相信有獨立於大腦的「心靈」嗎?或者你相信「心智即大腦」:我們以為自己在思考、判斷、感受,這些種種意識經驗,只不過是腦神經活動的副產物?

臺灣大學心理學系副教授謝伯讓指出,腦科學研究者現在不僅找出了人類意識的腦神經生理基礎,他們更進一步發現,大腦可以繞過意識、直接處理外在刺激,在不知不覺間影響人的情緒或行為。使用造影技術即時取得的大腦神經活化狀態,甚至能用來提前「預測」你下一秒的念頭和決定。

但是,如果人類的思考與行動都只是來自大腦神經的反應,我們還可以相信自由意志的存在嗎?身為腦科學研究者的謝伯讓,對意識與心靈哲學也有深入鑽研,讓我們聽聽他怎麼說。

認知神經科學:由大腦取道,通往意識的奧秘

伴隨腦造影、腦電圖等精密技術出現,讓人腦的各種運作不再是哲學家的空談奇想,得以用科學方法檢視。
圖片來源/Pexels

九〇年代,腦科學研究技術出現重要革新,認知神經科學家得以使用腦造影、腦電圖等精密技術,來觀測人腦在各種情形下的運作狀態。傳統的心物問題(mind-body problem)不再是哲學家坐在搖椅上的空談奇想,轉變為實證的科學問題。

為了探討大腦與意識的關係,科學家首先從「意識狀態」切入:「當你從清醒到睡著、做手術麻醉、或在拳擊場上被擊倒而失去意識時,大腦發生了什麼事?」謝伯讓說明,「目前證據指出,視丘─皮質連結(thalamus-cortical connection)與人的意識狀態密切相關。當這段神經連結出錯或斷裂,人的意識狀態會受到嚴重影響。」

腦與意識科學研究的第二大方向,是關於「意識內容」。當眼睛看到不同顏色,大腦枕葉的視覺區,會產生怎樣不同的神經活動?搖搖左手大拇指,會引發運動皮質區什麼樣的神經反應?另外,在許多腦傷(brain lesion)的個案身上,往往能觀察到對應的認知功能受損,正顯示大腦與心智功能有相當緊密的關聯性。

人的意識狀態、心智活動會由大腦的神經狀態反映出來,或許不太令人意外。然而,我們平常可能很難察覺,其實在意識未及之處,大腦仍然活躍運作。這正是謝伯讓主要的研究議題。

週末午後,小明悠哉地坐在公園草地上看書。腦科學家可從中切出三個研究方向:意識狀態、意識內容、無意識的刺激處理。
企劃腳本/林義宏、林俊孝  美術設計/林柏希

腦神經狀態可預測行為:你的決定不是你的決定?

這幅畫好看嗎?我要不要投資這間公司?從抽象的美感判斷到具體的金錢決策,人類通常會以為是自己在做決定。然而謝伯讓發現,人類做某些的決定,竟然可以用事前的大腦狀態來預測,彷彿大腦已經先為你做了主,而非你的意識或者理性在進行判斷

「我們請實驗參與者躺進腦造影儀器,觀看一連串無意義的、像螢幕保護程式的碎形圖片,請他們判斷自己喜歡與否。」謝伯讓解釋,這是非常簡單的美感判斷,每張圖片都是隨機產生,沒有客觀的美學標準。

「有趣的是,在圖片出現的幾秒鐘前,你的大腦額葉神經活動狀態,就已經能用來預測等一下你會是喜歡、或不喜歡這張圖片。」換句話說,人在判斷自己是否喜歡一個對象時,可能不是只基於對象本身的特性,而是也會受到大腦的引導。

實驗參與者在觀看一張無意義圖片後,選擇自己喜歡或不喜歡這張圖片。謝伯讓發現,參與者的選擇似乎不是只基於圖片本身好不好看,因為看到圖片前的腦神經活動狀態,早已能用來預測一個人稍後的選擇。
企劃腳本/林義宏、林俊孝  美術設計/林柏希

另一個實驗則是請參與者進行金錢決策,要求參與者在「百分之百可獲得5元」、「有一半機率可獲得10元」之間做選擇。儘管兩個選項期望值相同(5元),有些人會趨向保守,選擇一定能拿到的5塊錢;有些人則會冒險賭博,看自己能不能拿到十塊。

「我們一樣用人們做決定前的大腦狀態,去預測他會不會賭博。」謝伯讓說,「結果發現一樣可以有效預測,準確率最高達到70%。」

所以…人沒有自由意志嗎?

大腦神經活動狀態,可以預測一個人接下來的行為,這豈不意味著人類其實沒有自由意志,一切都只是生理活動?我們應該如何看待這些研究發現,重新理解人類心靈的本質呢?

「有些人會比較武斷,主張心靈只是大腦,人類沒有自由意志。但我認為目前的科學證據遠遠不足以支持那麼斬釘截鐵的結論。」謝伯讓解釋,大腦狀態能預測,但不是「決定」行為,這便為自由意志的觀點保留些許空間。而大腦狀態之所以能預測行為,是因為神經活動反映了情境資訊(contextual information)的影響。

早在腦科學研究蓬勃發展前,心理學家便發現人類有處理無意識資訊的能力。如「雞尾酒會效應」(cocktail party effect)就是一個例子:在人聲嘈雜的場合中,你聽見有人叫自己的名字,就算聲音很小也能馬上注意到。大腦無時無刻在處理、篩選資訊,只讓它認定重要的東西流入意識;而那些未進入意識的資訊,即便不曾察覺,仍可能透過大腦對你產生影響。

心理學研究發現,無關的周邊資訊,如:是否飢餓、天氣冷熱等,皆可能由大腦接收、處理,然後無意識地影響人類行為。
圖片來源/Pexels

曾有心理學研究發現,人在喝熱咖啡時,會覺得眼前的對方比較溫暖;法官在肚子餓時,可能會做出較不利被告的判決。這些無關的周邊資訊皆可能由大腦接收、處理,反映於神經活動,無意識地影響人類行為。「我的研究所捕捉到的,就是這些東西對認知與行為產生的干擾。」謝伯讓說,「但這並不代表我們沒有自主權。在這些影響之外,人還是有可能具備自由意志。」

實務應用:語言輔助、憂鬱症治療、測謊

功能性核磁共振腦造影技術(fMRI)正被廣泛運用於認知神經科學研究,藉由探測大腦不同區域的血氧濃度變化,瞭解人類進行各式心靈活動(或什麼也不做)時的腦神經活動狀態。近期,謝伯讓進一步探究「破譯」腦造影的可能性——我們可以透過大腦的神經活化狀況,得知一個人現在在閱讀什麼文字,或者心中正想要講出來的話嗎?

「國外研究已經建立模型,可以從fMRI影像回推這個人正在聽、看,或即將脫口而出的文字。我們嘗試用中文做做看。」謝伯讓將中文詞彙依語意區分成數百個類別,目前初步發現,雖然還無法從大腦影像推估「字詞」,但已經可推估這個人在心中選取哪個「類別」的詞。這不僅令人振奮,更具備潛在的實務應用價值。「以發音障礙的患者來說,將來有可能透過腦機介面(brain-computer interface)的翻譯,讓我們知道他想要說什麼話。」

呂過去的測謊技術大多採用腦電圖(EEG)或膚電反應(SCR)進行,對大腦細部神經反應更加敏感的「功能性核磁腦造影技術(fMRI)」,將可能立下大功。
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大腦狀態也能用來預測憂鬱症患者對藥物的反應。「如果一百名憂鬱症患者使用同一種藥物,可能會發現只有三分之一有效、三分之二無效甚至更加惡化。為什麼?」謝伯讓說,「我們假設是因為藥物對每個人大腦產生的生理反應不同。如果是這樣,應該就能藉腦造影找出關鍵差異,建構資料庫,為新的患者預先評估該藥物的未來成效。」

此外,說到跳過意識,直接讀取一個人的內心,很多人應該會直接聯想到「測謊」。過去的測謊技術大多採用腦電圖(EEG)或膚電反應(SCR)進行,那對於大腦細部神經反應更加敏感的「功能性核磁腦造影技術(fMRI)」可以幫上什麼忙?

「如果用fMRI測謊,無須對嫌疑人提出任何問題。」謝伯讓說,「只要讓他們靜靜觀看例如犯罪現場或凶器的圖片,只有真兇會對這些東西有記憶,大腦的神經活化狀況就會與一般人不同。」這類似一種知識測驗(knowledge test),唯獨負責回答的不是個人,而是大腦。

哲學與腦科學的交會

發展不到一個世紀的現代腦科學,大幅改寫了我們對人類心靈的瞭解。可是,腦科學研究者也經常遭到批評:只把心智視為大腦,似乎化約了人之所以為人的獨特性。心靈的本質究竟是一項哲學問題,還是科學問題?對謝伯讓來說,兩者皆是。

在成為一名腦科學研究者前,謝伯讓早已對人類存在本質的問題產生濃厚興趣。大學進入分子生物學實驗室,他發現無法回應心中疑惑,便到中正大學哲學系──臺灣心靈與認知哲學的重鎮──就讀碩士班。然而他又發現,心靈哲學雖然提供許多理論洞見,最後要判斷哪個理論比較正確時,又好像無計可施。

「哲學家志在提出新的想法,科學家的工作相反:眼前有那麼多理論,如何透過實驗去把不對的理論刪除掉?」後來謝伯讓決定赴美國達特茅斯學院(Dartmouth College),鑽研當時還起頭不久的神經認知科學。

謝伯讓認為,大腦是我們接近心靈本質的必經之路。

謝伯讓的求學歷程看似轉折,追問的問題卻始終不變。「我一開始就想知道心靈是什麼。」他說,「身為腦科學或認知神經科學家,我們必須採取一種素樸的物理論,先不賦予太多假設,只是從物理、生理角度出發去蒐集資料。」換言之,腦科學是一種方法,我們可以透過它累積證據,以利更加瞭解人類心智,這不等於將心靈化約為神經活動。

「即便到現在,心靈的本質是什麼?其實沒有人知道。」回顧一切探究的出發點,謝伯讓說,「哲學、心理學、認知神經科學、甚至計算科學,這些領域都是研究心靈的方法而已。」無論如何,新近的腦科學研究已經表明,大腦是我們接近心靈本質的必經之路。

採訪撰稿/林義宏
編輯/林俊孝
攝影/W. Xiang、林俊孝

研究來源
Colas, J.T. and Hsieh, P.-J.* (2014). Pre-existing brain states predict aesthetic judgments. Human Brain Mapping. 35(7): 2924-34.
Huang, Y.F., Soon C.S., Mullette-Gillman, O.A., and Hsieh, P.-J.* (2014). Pre-Existing Brain States Predict Risky Choices. NeuroImage. 101: 466-472.
謝伯讓(2020)。以腦造影預測並影響人類行為。科技部專題研究計畫(一般研究計畫)。