Раскрыть начало формирования свободы воли у человека помогли детские гаджеты

Ученые исследовали поведение младенцев, чтобы определить источники целенаправленных действий у человека. Работа, вышедшая в Proceedings of the National Academy of Sciences, показала, что свобода действий возникает из отношений между организмом и окружающей средой.

Живые существа действуют целенаправленно. Но откуда у них вообще берется цель? Как люди понимают свое отношение к миру и осознают свою способность вызывать изменения? Эти фундаментальные вопросы свободы воли – целенаправленного действия – озадачивали величайшие умы в истории, включая Исаака Ньютона, Чарльза Дарвина, Эрвина Шредингера и Нильса Бора.

Поскольку целенаправленное действие точно появляется в первые месяцы жизни человека, авторы нового исследования изучали поведение младенцев, чтобы понять, как спонтанное движение трансформируется в целенаправленное действие.

В рамках эксперимента младенцы сначала выступали в качестве независимых наблюдателей. Однако, когда исследователи привязали ногу одного из детей к детскому мобилю, установленному на кроватке, ребенок обнаружил, что может заставить мобиль двигаться. Чтобы поймать этот момент осознания, исследователи измерили движения младенцев и их подвижность в трехмерном пространстве, используя технологию захвата движения. Так они смогли установить динамические и координационные характеристики, по сути означающие «рождение свободы воли».

Для исследования был разработан специальный детектор, который служил для обнаружения резкого увеличения скорости движения ребенка. Для этого на его теле там, где находятся суставы, разместили маленькие серебряные шарики. Специальные камеры излучает инфракрасный свет, который отражался от сфер и возвращался к камерам. Затем система обрабатывала полученную со всех камер информацию и определяла точное местоположение каждого шарика, тем самым фиксируя движения ребенка. 

Методика в конечном итоге продемонстрировала, что «рождение» свободы воли можно количественно оценить как «эврикоподобный» фазовый переход, меняющий паттерны внутри динамической системы, охватывающей ребенка, мозг и окружающую среду. Система переключается из менее коррелированного состояния в состояние, в котором движения мобиля и привязанной к нему конечности хорошо скоординированы, когда младенец обнаруживает свою функциональную связь с устройством.

Хотя базовая схема эксперимента использовалась в исследованиях развития человека с конца 1960-х годов, эти работы традиционно фокусировались исключительно на активности младенцев, рассматривая ребенка и окружающую среду как отдельные сущности. За 50 лет официальных экспериментов с детскими мобилями описываемое исследование является первым, в котором непосредственно измеряется движение мобиля и используется координационный анализ для количественного наблюдения за возникновением человеческой деятельности.

Новый подход, использованный в этом исследовании, рассматривает свободу действий как свойство, возникающее в результате функциональной связи организма и окружающей среды. Исследователи глубоко погрузились во взаимодействие ребенка и мобиля с точки зрения динамики координации.

Хотя ожидалось, что младенцы откроют для себя контроль над мобилем благодаря скоординированным действиям с устройством, закономерности пауз у детей в итоге были поразительными. Результаты исследования показывают, что важны не только активные движения младенцев. Полный координационный анализ движений ребенка, мобиля и их взаимодействия показал, что возникновение активности — это прерывистый процесс самоорганизации, смысл которого обнаруживается как в движении, так и в неподвижности.

Младенцы во время эксперимента показали, что есть действие посреди бездействия и бездействие посреди действия. Оба предоставляют значимую информацию ребенку, изучающему мир и свое место в нем.

Исследование также показало, что младенцы по-разному ориентируются в функциональной связи с мобилем. Были обнаружены отдельные кластеры времени и степени всплесков детской активности, что позволяет предположить, что поведенческие фенотипы существуют. Этот новый метод фенотипирования может быть полезен для профилактики и раннего лечения детей из разных групп риска.