想象一下这样的场景：您和一个朋友正在附近散步，在人行横道前停下来。当你等待的时候，世界的噪音和你内心的想法都在争夺你的注意力。突然，你看到一名驾车者差点撞到一名骑自行车的人。

“哇，你看到了吗?” 你对你的朋友说。

“我确实做到了;那是一辆经过全面修复的 1967 款福特野马，”你的朋友回答道，他指的是一辆与险些发生交通事故无关的汽车。

尽管在同一时间在同一地点，看着同一场景，你和你的朋友关注的事物却不同。

为什么?如何?

一种可能是环境中的不同事物吸引你的注意力不同。但另一种可能性是，你和你的朋友自愿决定要注意什么，并相应地发挥你的自由意志。

在国家科学基金会为期三年 90 万美元的资助下，加州大学戴维斯分校心智与大脑中心主任、杰出教授George R. Mangun正在启动一个项目，以更好地理解现实自愿注意力或注意力定向背后的认知机制由个人的自由意志。该项目将与佛罗里达大学的工程同事合作进行。

“我们如何利用自由意志来集中注意力会影响我们的瞬时意识和意识。” — 曼贡

他说，自愿注意力的作用不仅对于理解健康的大脑功能很重要。它对于理解大脑疾病也至关重要。

“几乎每种神经或精神疾病都会涉及注意力的某些组成部分，这有时会涉及自由意志的缺陷，例如帕金森病，”他说。

没有“自由”的自由意志

几十年来，神经科学家通过使用外部线索(简单的刺激，如箭头)将研究对象的注意力引导到他们面前的特定位置，探索了自愿注意背后的认知和神经机制。但这与人类自愿注意自然发生的方式相去甚远。

在现实世界中，我们的自由意志使我们能够控制我们关注的事物，即使面对潜在的干扰。为了适应这一现实，神经科学家经常通过自愿运动动作来研究自由意志的概念，要求研究参与者在没有研究人员提示的情况下自行按下按钮。

曼贡的项目将把这两个研究方向结合在一起。由于定向注意力是一种认知行为而不是运动行为，研究人员希望在理解自由意志和自愿注意力方面迈出重要一步。

衡量真正的“自由意志”

曼贡的项目将建立在他的实验室之前进行的实验的基础上，这些实验分析了自愿决策之前的神经活动。

在 2014 年《认知神经科学杂志》上发表的一项研究中，Mangun 和他的同事讲述了他们要求参与者注视电脑屏幕中央某个点的实验。然后，他们提示参与者使用自由意志将注意力集中在屏幕上的其他地方，但这样做时眼睛不会直接看着所关注的位置。

通过提出这一要求，研究人员将关注的认知行为与移动眼睛观看的运动行为分开。曼贡和他的同事记录了参与者在使用自由意志集中注意力之前和之后的脑电波(脑电图或脑电图信号)。

“事实证明，受试者在做出自由意志选择之前持续的大脑活动模式可以预测他们随后将注意力集中在哪里，”曼贡说。“利用神经科学方法，我们能够进行某种读心术。”

改进假肢并使研究多样化

Mangun 的新 NSF 拨款通过应用机器学习方法和先进的大脑成像方法来查明这些预测性大脑信号的精确神经基础，从而向前迈出了一步。这个高度跨学科的项目汇集了博士后学者 Sreenivasan Meyyappan 和心理学博士候选人 John Nadra 等工程师。

探索和完善自愿注意背后的认知机制可能有助于改善技术干预措施，例如假肢。目前，许多假肢都利用肌肉活动等外围信息。这项新研究可以将这些信号从肌肉转移到大脑本身。

曼贡说：“你可以通过利用肩部肌肉的电活动来训练一个人使用机械臂，然后他们学会收缩这些肌肉来驱动机械臂。” “但除此之外，人们还可以利用大脑的电活动，例如运动皮层的电活动，直接做同样的事情。我们的研究可能为在神经事件链的早期挖掘大脑信号打开大门。”

除了对健康和保健具有潜在的广泛影响外，该项目还将为有兴趣进行神经科学研究的学生打开大门。

Mangun在拨款申请中指出，该项目将通过让本科生、研究生和博士后学者参与，通过加州大学戴维斯分校暑期本科生研究计划和青年学者计划招募学生，帮助推进STEM教育并使之多样化。

“在加州大学戴维斯分校这样的研究密集型大学学习的好处是学生有机会参与前沿研究——这是我们的一部分，”他说。