Baanbrekend onderzoek onthult oorsprong van ‘bewust bewustzijn’

Onderzoek bij zuigelingen levert de eerste kwantitatieve waarnemingen op die de ‘opkomst’ van keuzevrijheid of doel bij mensen aantonen.

Levende organismen werken met een doel. Maar waar komt het doel vandaan? Hoe begrijpen mensen hun relatie tot de wereld en hoe realiseren ze zich hun vermogen om verandering te creëren? Deze fundamentele vragen over keuzevrijheid – handelen met een specifiek doel – hebben enkele van de grootste geesten uit de geschiedenis voor raadsels gesteld, waaronder Sir Isaac Newton, Charles Darwin, Erwin Schrödinger en Niels Bohr.

Nieuw onderzoek van de Florida Atlantic University onthult een baanbrekend inzicht in de oorsprong van macht, waarbij gebruik wordt gemaakt van een ongebruikelijke en grotendeels onaangeboorde bron: mensenkinderen. Omdat doelgerichte actie al in de eerste maanden van het menselijk leven ontstaat, heeft het FAU-onderzoeksteam jonge kinderen als proefveld gebruikt om te begrijpen hoe automatische bewegingen in doelgerichte actie veranderen.

Voor het onderzoek begonnen baby’s het experiment als afzonderlijke waarnemers. Toen de onderzoekers echter een van de voeten van de baby’s vastmaakten aan een mobiele telefoon die aan de wieg was bevestigd, ontdekten de baby’s dat ze deze bewegende beweging konden uitvoeren. Om dit moment van waarneming als de bliksem in een fles vast te leggen, hebben onderzoekers de beweging van baby’s en wandelaars in de 3D-ruimte gemeten met behulp van de allernieuwste motion capture-technologie om de dynamische en coördinatiekenmerken te onthullen die kenmerkend zijn voor de ‘geboorte van keuzevrijheid’.

Wanneer de voet van een baby aan een mobiele telefoon is bevestigd, zorgt elke voetbeweging ervoor dat de mobiele telefoon beweegt. Positieve feedback versterkt en benadrukt de oorzaak-en-gevolgrelatie tussen de beweging van het kind en de ambulante beweging. Krediet: Florida Atlantic University

Recente resultaten, gepubliceerd in Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen, die een oplossing biedt voor deze eeuwenoude puzzel. Analyse en dynamische modellering van experimenten met baby’s suggereren dat keuzevrijheid voortkomt uit de dubbele relatie tussen het organisme (het kind) en de omgeving (de mobiele telefoon). Maar hoe gebeurt dit precies?

Wanneer de voet van een baby aan een mobiele telefoon is bevestigd, zorgt elke voetbeweging ervoor dat de mobiele telefoon beweegt. Er werd gedacht dat hoe meer beweging er was, hoe meer het kind gestimuleerd zou worden om te bewegen, wat zou resulteren in meer mobiele bewegingen.

“Positieve feedback versterkt en benadrukt de oorzaak-en-gevolg-relatie tussen de beweging van baby’s en ambulante bewegingen”, zegt J.A. Scott Kelso, hoofdauteur en senior onderzoekswetenschapper bij het Center for Complex Systems and Brain Sciences. Binnen in het Charles E. Schmidt College of Science van de FAU. “Op een bepaald kritisch coördinatieniveau herkent het kind zijn of haar causale krachten en schakelt het over van automatisch naar opzettelijk gedrag. Dit aha!”-moment wordt gekenmerkt door een plotselinge toename van de bewegingssnelheid van het kind.

3D-reconstructie/weergave van de gewrichtsposities van het kind (rood = linkerkant; groen = rechterkant; geel/oranje = midden; en positie van mobiele telefoon = blauw). Op de foto rechts zijn kleine zilveren balletjes te zien die bij verschillende gewrichten op de huid van de baby worden geplaatst. Speciale camera’s zenden infrarood licht uit, dat door de bollen weerkaatst en terugkaatst naar de camera’s. Het systeem neemt vervolgens de reflecterende infraroodinformatie van alle camera’s en bepaalt de exacte locatie van elke bal. Krediet: Florida Atlantic University

Alisa Sloan, Ph.D., hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker aan het Center for Complex Systems and Brain Sciences van de Universiteit van Florida, ontwikkelde de kwantum ‘aha’. Een detector om te zoeken naar plotselinge toenames in de bewegingssnelheid van het kind die verband houden met detectie van plotselinge baby’s.

Sloan’s techniek toonde aan dat de ‘geboorte’ van kracht kan worden gemeten als een ‘eureka-achtige’ overgangsfase van patroonverandering binnen een dynamisch systeem dat zich uitstrekt over het kind, de hersenen en de omgeving. Het systeem schakelt over van een minder gekoppelde toestand naar een toestand waarin de bewegingen van het mobiele ledemaat en het vastgebonden ledemaat in hoge mate gecoördineerd zijn naarmate het kind de functionele associatie met het mobiele apparaat ontdekt.

Hoewel het basisexperimentontwerp sinds eind jaren zestig in ontwikkelingsonderzoek wordt gebruikt, heeft verwant onderzoek zich traditioneel uitsluitend op de activiteiten van baby’s gericht, waarbij het kind en de omgeving als afzonderlijke entiteiten worden behandeld. In 50 jaar van formele experimenten met mobiele apparaten voor kinderen was de FAU-studie de eerste waarin de beweging van mobiele apparaten rechtstreeks werd gemeten en coördinatieanalyse werd gebruikt om kwantitatieve observaties te leveren van de opkomst van menselijke keuzevrijheid.

De nieuwe benadering die in dit onderzoek wordt gebruikt, conceptualiseert keuzevrijheid als een opkomende eigenschap van de functionele koppeling van organisme en omgeving. De onderzoekers verdiepten zich in de interactie tussen kind en mobiel apparaat door de ogen van de coördinatiedynamiek: de theorie van Kelso en collega’s over hoe complexe organismen (van cellen tot de samenleving) coördineren en hoe functie en orde ontstaan.

Wanneer de voet van een baby aan een mobiele telefoon is bevestigd, zorgt elke voetbeweging ervoor dat de mobiele telefoon beweegt. Positieve feedback versterkt en benadrukt de oorzaak-en-gevolgrelatie tussen de beweging van het kind en de ambulante beweging. Op een bepaald kritisch coördinatieniveau herkent het kind zijn of haar causale krachten en schakelt het over van automatisch naar opzettelijk gedrag. Dit is aha! Het moment wordt gekenmerkt door een plotselinge toename van de bewegingssnelheid van het kind. Krediet: Florida Atlantic University

Hoewel verwacht werd dat baby’s de controle over de mobiele telefoon zouden ontdekken door hun gecoördineerde actie met de mobiele telefoon, waren de stoppatronen van baby’s opvallend.

“Onze bevindingen laten zien dat niet alleen de actieve bewegingen van baby’s belangrijk zijn”, zegt Nancy Jones, Ph.D., co-auteur, professor aan de FAU-afdeling psychologie en directeur van het FAU WAVES Laboratory.

Uit een volledige coördinatieanalyse van de bewegingen van het kind, de mobiele bewegingen en hun interactie blijkt dat het ontstaan ​​van kracht een discontinu, zelforganiserend proces is, waarbij betekenis wordt gevonden in zowel beweging als stilte.

“De baby’s in ons onderzoek onthulden iets heel diepgaands: dat er sprake is van actie te midden van inactiviteit, en inactiviteit te midden van actie. Beide bieden nuttige informatie voor het kind om de wereld en zijn plaats daarin te verkennen,” zei Kelso. “De dynamiek van coördinatie tussen beweging en stilte vormt samen een eenheid. Het bewuste bewustzijn van een kind – waar het dingen in de wereld kan laten gebeuren. opzettelijk.”

Uit het FAU-onderzoek bleek ook dat kinderen op verschillende manieren door functionele koppeling met de mobiele telefoon navigeren. Er werden duidelijke clusters in de timing en de toonhoogte van uitbarstingen van babyactiviteit gedetecteerd, wat erop wijst dat er gedragsfenotypes (waarneembare kenmerken) van actieve detectie bestaan ​​– en dat dynamiek een manier biedt om deze te identificeren. Deze nieuwe fenotyperingsmethode kan nuttig zijn voor preventieve zorg en vroege behandeling van risicokinderen.

Referentie: “De betekenis van beweging en stilte: handtekeningen van coördinatiedynamiek onthullen Infant Agency” door Aliza T. Sloan, Nancy Aaron Jones en J. elk. Scott Kelso, 18 september 2023, Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen.
doi: 10.1073/pnas.2306732120

Dit onderzoek werd ondersteund door de FAU Foundation en het National Institute of Mental Health (MH-080838). Nationale gezondheidsinstituten.