我们只是生物电流驱动的“自动机器”，还是拥有意志掌控的主体？本文将通过神经科学的视角，深入探讨“自动行为”与“自主行为”的机制区别，内化于边缘系统的进化预设如何驱动自动化反应，以及前额叶皮层又如何通过复杂网络的复馈联结实现审慎的规划与抑制。作者试图为这一跨越哲学与科学的开放性大问题抛砖引玉。
撰文 | 顾凡及 （复旦大学生命科学学院教授）
我们究竟只是自动机器还是有意志的主体？我们的所有行为都只是自动行为，还是也有自主行为？一切都是“命中注定”还是“我命由我不由天”？这些都是自古以来哲人贤士一直在探讨的难题。在古代这些都只是思辨的论题，而到了现在，我们才有可能从脑科学的角度对此一窥究竟。本文就是笔者对这一重大开放问题的思考，当然未必就对，只是望抛砖引玉，引起同好的思考和争辩。
大脑如何在无形中塑造了我们的感知、决策与行动
先天因素
脑是进化的产物，进化把最基本的生存策略内化储存在脑的古老结构——边缘系统、脑干和小脑中。
维持生命的基本功能
调控心跳、血压、体温、血糖等生命最基本功能，使身体内环境维持稳定的控制中心，都先天内存在脑干以及下丘脑之中。对于其中的大多数活动，我们甚至意识不到，也不能有意识地调控，除非经过冥想或者生物反馈这样的特殊训练才能有限地调控其中某些功能。此外，躯体之所以能在环境中进行节律性活动（比如呼吸、咀嚼），归功于中枢模式发生器，它由脊髓和脑干的中间神经元网络组成，同样是遗传进化的结果。
“战或逃”反射
有些反射，对于在复杂环境中生存至关紧要，例如“战或逃”反射，其控制中心也是内化在脑中的。例如当我们遇到危险时，可以不经思索就采取行动。想象你在草地中行走时，看到前方有一条蛇形物，视觉信息到达丘脑这一“中继站”之后分兵两路，其中一路下达丘脑下方的“恐惧中心”杏仁核，这是一条不需要意识参与的捷径。如果杏仁核识别出与危险相关的模式，它便会通过脑干，激活“战或逃”反应立即采取行动——在你明白原因之前就自动跳开了。这时你并没有有意识决定要跳，是跳开之后，才反应过来那是不是蛇。这是一种由进化遗传内化在脑内的自动行为，无需后天的学习。
当然，如果后天有过这种经历，那么其反应会更剧烈，即所谓的“一朝被蛇咬，十年怕井绳”。在澳大利亚的一个小岛上，被迁移过去的袋鼠已经有好多世代没有遇到过天敌了，然而若给它们看天敌的形象，它们依然会把假图当天敌那样来对待。这种反应也许要经过许多世代长时间的适应之后才会消退。
这种“宁可信其有，不可信其无”的策略对生存是重要的。如果视觉信息不走这一快捷路径，而是在进入丘脑之后继续上传到视觉皮层，再中继到前额叶皮层，在那里意识到前面的草丛中有一条蛇形物；接着分辨其是否真的是蛇，再调用记忆中有关蛇的信息，这条蛇的头是否呈三角形，从而判断其是否是毒蛇；再做决策，计算离蛇有多远，以及它的可能攻击距离，再决定后续行动方案……所有这些处理需要很长时间，而在这期间人可能早就被咬了。
决定或战或逃的两条通路。图源：引自LeDoux, 1997
后天因素
后天练习所得的习惯也是一种自动行为
除了本能行为之外，在经过一段有意识的训练之后，我们很多行为也成了自动行为。比如，我们骑自行车不再需要有意识地考虑如何保持平衡，写字也不用考虑每一笔应如何落下，这样的技巧动作都不需要意识参与，而是高度自动地进行的，尽管在训练过程中需要意识的监管。在完成训练之后，负责的神经结构从前额叶皮层转移到基底神经节和小脑。自动行为能使机体迅速地对外界刺激做出适当的反应，具有高效和快速的特点，但是缺乏灵活性。一旦出现无法预见的情况，它们就不行了，这就需要意识加以干预，其代价是放慢速度。
常识和内在世界模型
不仅如此，脑还通过和环境的不断互动，无意识地获取“常识”。这些知识并非以条文形式存储，而是分布在脑神经网络连接模式中，建立起内在的世界模型。
“莫拉维克悖论”
在人工智能研究的历史上有一个著名的“莫拉维克悖论”（Moravec's Paradox）。这个悖论令早期计算机科学家困惑不已：对人类来说很难的逻辑推理，对机器来说往往很容易；但对人类来说轻而易举的感知与运动能力，对机器来说却很困难。
莫拉维克给这一悖论的解释是：从进化的角度来看，人类的感知和运动能力经过了数亿年的进化，这些功能在我们的生物硬件中已经极度优化，以至于我们能够“无意识”地完成它们，不需要动用多少显意识思维。相比之下，逻辑推理、数学和棋类游戏是人类近几千年才发展出来的技能，这些技能尚未在生物演化中固化，因此需要耗费大量脑力。前者是在一个完全开放的环境中，需要海量的、可能连人类自己都意识不到的潜意识“常识”来处理，因此不能无所不包地作为规则预设在机器中；而后者则是在一个相对封闭的环境中，通过少数推理规则实现的，这正是人类为此而设计的计算机的强项。
事实上，确实曾有科学家尝试以规则的形式在计算机中存入常识，但都没有成功。其中最著名的大概当数道格拉斯·雷纳德（Douglas Lenat）在1984年启动的“Cyc”项目，其目标是让Cyc涵盖人类所有的全部不成文知识。2015年，雷纳德声称Cyc已存入1500万条常识，他估计这约为全部常识的5%。即使如此，还是有许多直觉知识我们甚至从未意识到过，那么又如何把自己也不知道拥有的常识存到计算机里呢？另一方面，由于环境中无处不在的“长尾”事件，也难于从现实世界多模态、连续的海量动态数据中进行端到端的学习。这成了机器智能全面赶上人类智能的瓶颈问题。
那么人脑是如何获取这些“常识”，建立起内心中的世界模型的呢？
内隐学习
脑是一个非常复杂的神经网络，置于非常复杂的环境之中；在没有明确意图和意识参与的情况下，通过对环境的观察和互动，大脑能主动接收海量多模态的动态环境数据，由此自动习得环境中的复杂规则、统计规律、模式和结构。这些“常识”最终会在新皮层的相应感觉和联合皮层中“固化”。这种学习模式被称为“内隐学习”（Implicit learning）。
内隐学习有点类似人工智能的数据驱动，它们都通过大量接触环境数据，无明确指导地提取潜在模式和统计规律。虽然现在最先进的人工智能大模型比起脑要简单得多，但是依然遇到“不可解释性”的瓶颈。这种“不可解释性”也使探索内隐学习的神经机制成为认知科学前沿。无论是对脑的研究，还是对人工智能大模型的研究来说，内隐知识如何“转化”为外显知识都是一个极端重要的开放问题。
统计学习
内隐学习本质上是一种“统计学习”，大脑不断地、无意识地自动提取环境中的统计规律。这并非显式地计算概率，而是通过神经活动隐式地实现这一过程。
突触可塑性是大脑实现无意识概率估计的关键细胞机制之一，诸如Hebb学习规则（“一起激发的神经元连在一起”），大概率发生的事件会强化对应神经回路中的突触连接。这种机制使得大脑能够构建一个反映世界统计结构的内部分布式模型。感觉皮层处理低级特征的统计规律（如哪些边缘常连在一起可形成物体轮廓），高级联合皮层（如颞下回、顶叶）处理更抽象的概念和关系。例如婴儿通过听到的大量语音流，能无意识地切分出单词边界（因为某些音节组合在一起出现的概率更高）。看到杂乱场景时，我们能瞬间将某些线条归为同一物体，因为它们出现的空间关系符合我们过去学到的统计规律。
以奈克尔立方体（Necker cube）为例，它本来是一个二维线条图，却总是被感知为三维立方体。这是因为在真实世界中，三维物体出现的概率远高于一堆恰好排列成这种投影的平面图形。虽然将输入解释为梯形、三角形和长方形的平面图形组合也不无可能，但需要非常特定的视角和巧合，这种概率非常低。而把这种图形解释为立方体的神经网络连接由于以往的大量经验（视觉、触觉、运动互动）而被强化，因此会被优先激活。
奈克尔立方体
预测和世界模型
由进化和遗传而先天存储在脑中的知识，再加上后天反复训练形成的习惯，以及脑通过和环境的不断互动，无意识地获取“常识”，所有这些知识并非以条文形式存储，而是分布在脑神经网络连接模式中，在脑内部建立起一个外部世界如何运作的内部模型。主体不仅是被动地接收外界输入，而且在不断地根据自己内在的世界模型（先验）指导动作，并预测动作的后果。当这种预测和实际符合时，内部世界模型无需做任何改变；而当预测和实际情况不符，生成预测误差时，脑的工作就是要不断最小化预测误差——或者更新内部世界模型（学习），或者通过行动改变感官输入（如转动头去看清某物）。虽然更新内部世界模型的过程有时可能也需要意识的参与，但是一旦完成更新，根据新模型进行预测就不再必须意识介入了。
大脑皮层自上而下进行预测和自下而上汇报预测误差形成了一个完美的闭环。高级皮层提供对世界的抽象假设（先验），低级皮层处理具体误差信号。例如在嘈杂的咖啡厅，你能听懂朋友的话，因为你的大脑根据上下文预测了他可能说的内容，填补了被噪音掩盖的音节。如果预测持续出错（比如朋友突然说出一门外语），预测误差激增，你会立刻意识到“不对劲”，并调整注意力或模型。
人工智能的教父之一杨立昆曾经估计，一个四岁小孩从出生起接收到的视觉信息的信息量要超过全世界网络上已有的文本信息。日复一日，正是这样的微小互动，产生了关于物体恒存性、重力、因果关系、他人心智等庞大而稳固的“常识”网络。这些知识并非以教科书条文的形式存储，而是以概率性预测模型的形式，分布在整个大脑的神经网络连接模式中。
正是这些机制共同运作，形成“常识”，构建起内心的世界模型。
我们如何超越大脑的某些“预设”，成为具有自主性的个体
自动行为vs自主行为
在前面，我们讲述了“大脑作为‘生存机器’，如何无形中塑造了我们的感知、记忆、决策与行动。”其中所述种种都可看作是在脑中设置的“预设”，除了“习惯”，或许还有世界模型的更新在形成过程中需要意识参与之外，都不需要意识。也就是讲，所有此类行为都是“自动行为”，一旦形成就不再需要意识参与其中。
诺奖得主坎德尔（Eric Kandel）说过，我们的行为中有80%～90%是无意识的自动行为。但是每个人都有自身体验，我们并非只是能实现复杂行为的自动机。我们是有一定自主性的主体，我们有自己的意志，可以在某种程度上超越大脑的预设，有意识地实现我们希望达到的某些目标。我在这里用了“一定”“某种程度上”“某些”这样的定语，是因为所有这一切都要受到物理定律、自身能力、周围环境（包括物理环境和社会环境）的约束，我们并不能“为所欲为”，但也不是“无所作为，听天由命”。
通常人们把这种意志称为“自由意志”（free will），但是这里的“自由”是一个比“意志”更难严格定义的术语，事实上人的行为都要受到约束，不可能有绝对的自由，所以最近瑞典神经科学家Hans Liljenström建议把“自由意志”称为“有意识的意志”（conscious will）。笔者同意他的观点，不过因为中文有点长，下文中我依然沿用“自由意志”这一术语。这样，本能、习惯和按常识行事就都是无意识的“自动行为”，而在意识指导下（有意志）的行为则是“自主行为”。这样，所谓自动行为和自主行为的根本区别就在于是否需要意识参与，或者说意志是否是行动的原因。
在科学史上关于人是否有“自由意志”长期争论不休。这可溯源到物理学上的“决定论”思想，一个典型的假说是“拉普拉斯妖”。拉普拉斯认为，如果有个妖魔能知道每个原子现在的位置和动量，那么就可以预测每个原子过去和未来所有时刻的位置和动量。推而广之，每个时刻的状态都是由前一个时刻的状态决定的，也决定了下一个时刻的状态，这就是所谓的“决定论”。这种决定论的思想显然和“自由意志”的思想水火不相容。许多科学家在理性上同意“决定论”，而在直观感觉上又难于排除“自由意志”。后来，物理学上随机现象的发现向“决定论”提出了挑战，特别是在微观层面的海森堡“不确定性原理”，以及宏观层面的混沌理论。根据海森堡、波普尔（Karl Popper）等人的观点，自然法则不应被视为决定性的，而应被视为关于倾向性或趋势的描述。这是一种非决定性的、概率性的世界观，不仅在原子和亚原子粒子层面，而且在宇宙的所有层面和方面都占主导地位。如果这种观点成立，物理学就不应被用作反对自由意志论证的基础。但是在神经科学上，美国心理学家利贝特（Benjamin Libet）所做的实验似乎表明人的行为在人自己意识到之前，就已经由某些脑活动决定了，因此依然没有自由意志。我们现在主要来剖析这个问题。
利贝特实验的争议
人们往往觉得自己的随意动作都是想到在前，动作在后，所以都是自主的。对于人脑自主性的一个著名实验挑战是，20世纪80年代利贝特做过一个著名的实验挑战了人脑自主性。他同时为受试者记录下脑电图和肌电图，并要求他们在实验开始后的10到100秒内自行决定何时动一下手腕。人们早就知道肌肉运动是受大脑的初级运动皮层控制的，当某些肌肉运动时，就可以在相应部位（在利贝特的实验里是手腕）记录到肌电图。而在初级运动皮层发出运动命令之前，已经可以在脑电图中记录到一种称为“准备电位”（Bereitschaftspotential，BP）的脑电信号，源自初级运动皮层之前的脑区（如辅助运动皮层；虽然辅助运动皮层的确切作用尚不完全清楚，但人们普遍认为它参与计划习得的运动序列。准备电位主要是在辅助运动皮层中被观察到的）。这一信号出现在实际运动开始的1秒钟或更早之前。
按照自由意志的想法，即有意识的意志，要转动手腕，应是先想好了要转动手腕，脑把这一意向传到计划和发出执行命令的脑区，然后由运动神经元控制肌肉运动，最终实现动手腕的意志。如果真是这样的话，似乎意识到要动手腕必定得在产生准备电位（也就是开始计划这一运动）之前。但是利贝特对这一想法有所怀疑，他要求受试者在做实验时，看屏幕上沿一个钟面不断旋转的光点，并在实验后报告究竟是在光点转到什么位置的时候才决定转动手腕。实验结果是惊人的，准备电位要先于有意识动手腕半秒以上。在有意识地下决定之前，脑早已开始动作了！所以很难说，受试者是“想好了”才动作的。有人据此作为“自由意志只不过是一种幻觉”的论据。但是，这样说是不是就论据充分呢？
动手腕是一种自动行为
其实，动动手腕这样的简单动作实际上属于自动行为。在利贝特发号施令之前，受试者大脑的辅助运动区早就有电位波动，而在利贝特讲清实验要求之后，这种电位就逐渐抬高，只是没有立即达到阈值，而是有随机波动，一旦到达到阈值，神经系统才兵分两路，一路下达初级运动皮层，从而触发了动手腕这一自动行为。与此同时，另一路上传到产生“我要动手腕”的想法的皮层（如后顶叶皮层），使之产生“我要转动手腕”的意念。这是两条不同的并行通路，前者产生实际动作，而后者则产生“动”的意念。确实，准备电位先于意识到要想转动手腕的意愿，但是后者依然先于手腕转动的实际动作，所以人们依然觉得是自己的意愿决定了手腕的转动。如果把所有这些事件发生的时刻排个队，那么“准备电位”出现在实际运动开始的1秒钟或更早之前，先于意识到想动手腕半秒以上。由于意识到想动手腕依然先于手腕的实际运动，因此人们会以为是自己的意向决定了手腕动作。然而实际上，两者都有准备电位这一共同源头。
产生实际运动和有运动意愿感的是不同的脑区
引起实际运动，和产生有想要运动的愿望或者以为是自己的意愿发动了运动的脑区是不同的。这一点已经有了大量的实验根据。
1991年美国神经外科医生弗里德（Itzhak Fried）在为脑肿瘤病人或癫痫病人手术切除病灶前，用电流刺激辅助运动前区，有时候病人报告说他们禁不住有一种想动一下腿、肘或手臂的感觉；当刺激很强时，病人真的会做出他们所声称想做的动作。2009年法国认知神经科学家德米尔热（Michel Desmurget）则报告称，当电刺激后顶叶皮层时，病人会说“我有过一种想动一下我的右手的感觉”，或者“我有过一种要把舌头在嘴里卷起来的欲望。”但是无论在哪种情况下，他们其实都没有做所说的想做的动作。和弗里德刺激辅助运动前区的作用不一样的是，德米尔热的病人只产生了一种想做某种动作的感觉，而实际上并没有做过任何动作。如果让医生直接刺激初级运动皮层，受试者的手也会动，但他们会说“是你（医生）让它动的”，或者“手自己抽了一下”，而完全没有“是我要手动”的感觉。
脑中和“想”做某个动作的感觉有关的脑区：辅助运动前区（灰蓝色表示）和下后顶叶皮层（绿色表示）。红色区域表示初级运动皮层，浅蓝色区域则表示运动前皮层。图源：引自Koch, 2009
“自由不做的意志”
利贝特及其后继者发现，大脑的准备电位可能在动作前 1 秒便已出现，而“意识到想动”通常发生在动作前 200毫秒左右，这就留下了一个微小的操作窗口。从动作发生前200毫秒至50毫秒的这段时间窗口里，前额叶皮层（意识控制中心）可以发出抑制信号，强行中断运动皮层的活动。这就是美籍印度神经科学家拉马钱德兰（Vilayanur Subramanian Ramachandran）所称的“自由不做的意志”（free won’t）的窗口期。一旦动作进入执行前50毫秒，系统就越过了“不可逆点”（Point of No Return）。此时指令已经下达给脊髓，就像子弹已经出膛，再也无法收回。所以即使是自动行为，在发生动作前，也还有约 150 毫秒的窗口期可以对此行使否决权。也就是说，自由意志不仅体现在“发起”什么，也体现在“拒绝”那些由生物本能或随机产生的冲动。
如前所述，人类的前额叶皮层对自动行为起抑制作用，但是它要到二十几岁才会发育成熟，这就是青少年往往难于控制一时冲动的原因。这能解释为什么额叶受损者会做出不符合社会规范的行为，他们会不由自主地吐舌头、做鬼脸、喊某人名字，甚至会突然爆粗口或者肆无忌惮地讲秽语。这些动作是自动行为，本来就潜伏在脑里，额叶功能正常时会将它们压制住。但如果额叶损伤或是喝醉了酒，额叶正常的抑制功能解除了，这些不合时宜的自动行为就会暴露无遗。
同样，眶额皮层受损患者的行为往往受环境所左右，他们仿佛失去了理智，无视社交礼节。法国医生、神经学家弗朗索瓦·莱尔米特（François Lhermitte）曾对这样的患者做了些测试。他邀请某位患者参加一个会议，并在入口处的桌子上放了一把锤子、一枚钉子和一幅画。这位患者进来时，在未获任何指令或要求的情况下，便拿起锤子把钉子敲进墙壁，把画挂了上去。还有一次，莱尔米特在办公桌上放好针筒，随即转身背对患者，并把裤子褪了下来，患者竟毫不迟疑地拿起针筒向他的屁股猛扎下去。另外，这类患者还表现出强烈的模仿行为，哪怕动作极不雅观。有一次，莱尔米特面对患者坐下，一言不发，做着各种动作，如折纸、梳头；也有一些动作不那么雅观，如挖鼻孔、嚼纸张，患者都会不问青红皂白地一一效仿。
腹内侧前额叶皮层受损伤的患者的不当行为：（a）跟着医生做威胁的姿势；（b）跟着医生戴眼镜；（c） 跟着医生嗅花；（d）跟着医生祈祷；（e）连戴3副眼镜；（f）（g）拿起尿壶小便。在（e）-（g）中医生并没有说任何话，也没有做任何动作，只是在患者面前放好必要的“道具”。图源：引自Gazzaniga et al. 2002
前额叶皮层是做规划的关键脑区
当我们做需要审慎规划的大事时，大脑的运作模式与自动行为或随机行为有着本质的区别。此时负责的脑区不再是辅助运动区，而是前额叶，主要涉及背外侧前额叶、前扣带回和眶额皮层，它们构成了一个复杂网络。在职业规划这种决策过程中，需要调用工作记忆来维持各种选项，需要长时记忆来调用过去的经验，需要模拟能力来想象未来的后果，并且把结果存储起来，他日付诸行动。在神经科学史上不乏因前额叶皮层受损而不能规划的病例。
1848年9月13日，美国铁路工人盖奇（Phineas Gage）正在工地上为修筑路基“打眼放炮”。盖奇工作时的一个小疏忽引起了意外爆炸，用来捣实炸药的铁棒从他的左颧骨处飞入并穿过头顶飞出。盖奇应声而倒，他左脑的前半部分几乎整个毁了，但奇迹般地并未丧失意识。他被抬上一辆牛车送去急救。令人不可思议的是，10个星期之后，盖奇居然可以起床走动，并回到老家养病。后来的研究发现，捣棒从他左侧颧骨处穿入，向上通过左眼眶，首先损伤了眶额叶区域，然后损伤了左额叶皮层的内表面（或许也损伤到右额叶皮层），最后在从颅骨中穿出之前，还损伤了某些左额叶皮层的背侧部分（或许也损伤到右额叶皮层的背侧部分）。可以确定盖奇大脑的腹内侧前额叶完全给毁了，后来的研究表明正是脑的这个部分对人的决策行为至关重要。
几个月后，盖奇大体上康复了。他的触觉和听觉都一如往常，虽然左眼瞎了，但是右眼视力正常，行动也自如，说话和言语上也没有什么问题，于是他想继续工作。但是他在这次事故后个性剧变，不能再担任原职。事故前，他是工地上最能干的班组长，工作努力、思路清晰，活力十足、处事得当，精明且善于计划，总是能按部就班地把事情做好。事故后，他变得反复无常，傲慢、粗野，经常暴怒，对旁人漠不关心，也不管自己的言行是否符合礼仪。对朋友和医生的善意劝告总不屑一顾，还报以满口粗话。他变得没有耐心、顽固，却又迟疑不决，一点儿也不会计划，对计划好的事他又做不到底，想法多变。做决定的时候，他也根本不考虑这样做对自己是否有利，也从不考虑将来。朋友们都说：“他再也不是原来的那个盖奇了！”
盖奇头部损伤的示意图
盖奇并非孤例，有位名叫埃利奥特的“现代盖奇”，得了脑瘤，且长势很快，侵入到了双侧眶额叶，医生不得不切除这周围的一大块脑组织。手术后，埃利奥特在智力上没有任何问题，智商和手术前一样，长时记忆和工作记忆都正常，在计算和推理方面也没什么问题；但他就是做不了决定，也执行不了计划。早上要有人叫他才会起床，开始着手工作的时候会一直思考“该先做什么事情”，他知道有许多不同选择，但就是不知道哪一种选择更好；或者一连好几个小时去做一些没什么意义的琐事，而对一些急事却置之不理，无法对事情进行评估。最后，他丢了工作。后来他还不顾家人和朋友的劝告，冒险投资，终于破产。
外侧眶额叶皮层和腹内侧前额叶皮层 图源：引自Gazzaniga et al. 2002
现代技术使得科学家可直接观察人主动做决策时的脑活动。英国科学家弗利思（Chris Frith）设计了一个简单而巧妙的实验。他先让受试者按照要求举起某个手指，然后用功能性核磁共振成像技术检测受试者举手指时是哪些脑区在活动，结果发现活动的脑区是听觉皮层和初级运动皮层；然后，让受试者自己决定动哪个手指，结果发现此时前额叶皮层也活动了起来，再次说明前额叶皮层在人的自主决策中起重要的作用。
自主行为只是行为冰山露出海平面的一角
意识的一个重要作用是设定目标，并给主体提供一份如何实现目标的概要，具体执行时的种种细节则不列入意识，而是由下意识的自动行为去完成。意识是在由大量的这种自动行为和本能所构成的巨大冰山上浮出水面的一角。
自由意志是一种高级活动，当你年轻时决定你将来要从事何种性质的工作，并为此做准备，这都是有意识的。你在做这种规划之前，并不能记录到有什么准备电位。意识就像是公司的CEO，拥有决策权和对下属不当行为的否决权，而自动行为就是执行CEO规划中种种细节的员工。从解剖的角度来说，前额叶皮层参与记忆和计划、认知灵活性、抽象思维、启动适当行为和抑制不适当行为、学习规则以及挑选感官感知到的相关信息的部分，其中神经元数量远远少于感觉皮层和运动皮层的神经元数量。其实，整个皮层中的神经元也只有170亿个，小脑中的神经元数却达到690亿个！而整个脑的神经元数则为860亿个。这可以说明，脑中绝大多数的神经元都负责各种各样的自动行为，而只有一小部分负责规划、启动计划和否决，就像公司中的领导层永远是少数。
初始目标vs派生目标
当人初出生的时候，和一切动物一样都有由进化和遗传所设定的初始目标——个体生存和种族绵延。但是为了实现这些初始目标，在成长过程中面对不断变化的环境，就不得不衍生出一系列的“派生目标”。而且由于环境不断变化，这些派生目标的“优先程度”也在不断变化。为了实现当前最优先的派生目标，又不得不进一步衍生出新的派生目标。如果这一派生目标链足够长，并且环境变化足够复杂，那么到了某个时刻就可能有派生出的目标独立于初始目标。革命志士的舍身取义就是最突出的例子，这就可以被认为是“意志”。这种意志已经超越了初始目标，而使个体具有了独立于初始目标的“意志”，也就是有了主体的自主性。这就是哲学上所讲的：从手段到目的的异化，是自主性诞生的摇篮。
人脑最初的“预设”是长期进化的产物，因此也主要是由脑的古老部分，特别是边缘系统决定的。边缘系统负责处理原始的情绪、恐惧、即时奖赏和性冲动等。它反应极快，总是追求“当下的满足”和“生存本能”。比如看到好吃的想吃，遇到危险想跑。而我们人类获取一定程度“自主权”则来自后期进化形成的位于额头后方的前额叶皮层，这是大脑中进化最晚、人类最发达的区域。其功能是负责逻辑推理、未来规划、冲动抑制和抽象思维。它能模拟未来的后果（“如果我现在吃了这个，将来会不健康”）。所谓的“超越预设”，在神经科学上很大程度上就是前额叶皮层（PFC）成功抑制了边缘系统（Limbic System）的冲动。
复馈结构和循环因果关系是解决决定论和自由意志矛盾的关键
自由意志（自主性）是脑这一复杂网络所表现出的一种涌现特性。该系统的特殊性在于，其内部存在着大量的复馈（reentry）联结，没有清晰的、绝对的层次高低之分。在这种双向且“跨层级”的交互中，大网络中存在的是互为因果的循环因果关系，而非线性因果链。脑是心智的物质基础，但是反过来心智又影响着脑。正是这一特点使绝对的“决定论”原教旨主义不再成立，从而在物理定律的约束条件下给予我们有某种“自主选择”的可能性。
拥有大量复馈联结的复杂网络示意图。这是一张高度模式化的示意图。实际上，其中的每个模块中的节点数可以各不相同，每个模块中的连线可以是双向的，也可以是单向的（为简单表示都没有标出箭头），模块之间的联结要比模块内的联结稀疏。图下半部只画出了两个“中间”模块，实际上这样的模块数量巨大。图左上部的“输入模块”由外部接收输入，实际上也不止一个，表示一种模态；图右上部的“输出模块”也不止一个。不过一般来说，“输入模块”和“输出模块”都要比“中间模块”少得多。它们和外界的连线上特别标出箭头，以强调其“输入”和“输出”地位。中间模块之间可以有某种形式的层级结构，也可以没有。但是一般不会有一个最高层的中心，所有模块并非必须向某个部门主管汇报，并接受指示行事。这是一个自由竞争、自我组织的系统。脑就类似于这样的一种系统。
没有绝对的“预设”和“自主”
在“预设”和“自主”的问题上，并没有非黑即白的“全或无”式的解决方案。人们的行为可以根据是否有意识参与在内而分为“自动行为”和“自主行为”，前者是通过进化、发育、后天训练而固化在脑内的“预设”成分，即使意识到，也是事后的回顾或为了解释其合理性编造出来的故事，使人感到有一个统一的自我。脑通过和环境的不断互动，无意识地获取“常识”。这些知识并非以条文形式存储，而是分布在脑神经网络连接模式中，建立起内在的世界模型。而自主行为则是在和不断变化的环境的互动中，做出有意识的决策和规划，并在一定条件下对自动行为行使否决权。自主行为为了实现某个目标要调用大量的自动行为，其最后能否实现则要受到物理定律、物理环境和社会环境的制约；也可以及时抑制不适当的自动行为。所以不可能有绝对的自主，而只能在这些约束条件下做出相对选择。
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