本周发表在《自然通讯》上的一项新研究，由Jake Gavenas博士领导，当时他是查普曼大学脑研究所的博士生，脑研究所的两名教员Uri Maoz和Aaron Schurger共同撰写，研究了大脑是如何启动自发行为的。除了证明自发行为如何在没有环境输入的情况下出现外，这项研究还暗示了运动开始前神经活动缓慢上升的起源——这是一种普遍观察到但知之甚少的现象。

在他们的研究中，Gavenas和他的同事提出了这个问题的答案。他们模拟了简单神经网络的自发活动，并将这种模拟活动与人类自发运动时的皮层内记录进行了比较。研究结果表明了一些惊人的东西:许多快速波动的神经元可以在一个网络中相互作用，从而在种群水平上产生非常缓慢的波动

想象一下，例如，站在一个高台上，试图鼓起勇气跳下去。外部世界没有任何东西告诉你什么时候该跳;这个决定来自内心。在某个时刻，你决定跳下去，然后你就跳下去了。在背景中，你的大脑(或者更具体地说，你的运动皮层)发出电信号，引起全身肌肉的精心协调收缩，导致你跑和跳。但是这些信号是在大脑的哪里产生的，它们是如何与你的身体运动的有意识体验联系起来的呢?

从20世纪60年代开始，神经科学家就发现，在自发的自愿行为发生前1-2秒，大脑中的电活动会急剧上升。许多科学家认为，这种斜坡的开始反映了在意识前决定采取行动后的准备行动。但是，尽管对这种缓慢增长的活动的起源进行了调查，但它似乎突然“不知从哪里冒出来”。从那以后的几年里，神经科学家和哲学家们一直在争论这种加速对自由意志和有意识的自我控制意味着什么:如果在你有意识地决定移动之后，大脑在你有意识地决定移动之前准备移动2秒(根据一些研究，甚至更长)，那么你的行为在很大程度上可能是无意识地预先决定的吗?因此，了解这种斜坡活动的神经起源是神经科学中的一个首要问题。

毛兹和舒格等神经科学家对大脑在行动开始前几秒钟就存在前意识信息的观点提出了质疑。尤其值得一提的是，Schurger在2012年提出，大脑活动的缓慢上升是一个更大过程的一部分，在这个过程中，运动皮层活动的缓慢背景波动必须达到一定的阈值才能启动运动。如果这些缓慢的波动有助于确定阈值跨越的时刻，那么从运动开始时回顾可以确保你事先观察到缓慢的上升，即使上升不是早期无意识决定移动的结果。在这种观点中，重要的事件不是缓慢上升过程的开始，而是门槛的跨越。尽管这一解释令人信服，但它留下了一个关键的未解问题:既然单个神经元的活动波动相当迅速，那么神经活动中这些缓慢的背景波动(通常被称为1/f噪声)从何而来?

Gavenas的研究首次解释了这些缓慢的背景波动是如何从神经元网络中产生的，在这种网络中，没有一个神经元单独在那么长的时间尺度上运行。然后，这些缓慢的波动可能反过来促成阈值跨越事件，这种事件被认为是触发运动的那种，从而导致在自发行动开始之前和之后明显的缓慢上升。加韦纳斯说:“在其他自发行为之前，我们会看到类似的缓慢信号，比如想出创造性的想法，或者自由地记住发生在你身上的事情。因此，类似的过程可能是这些现象的基础，但只有时间和进一步的研究才能证明这一点。”

总之，这是一项具有里程碑意义的研究，因为它为群体水平神经活动的缓慢自发波动的起源提供了潜在的解释，这是神经系统中普遍存在的现象。此外，根据毛兹的说法，“这揭示了我们作为研究人员的偏见，认为我们的研究结果揭示了一种因果机制，而实际上可能只是一种相关性。”