生物的行动是有目的的，但目的从何而来？人类如何理解自己与世界的关系并认识到自身改变世界的能力？这些关于“能动性”（即有目的地行动）的基本问题，曾困扰着历史上一些最伟大的思想家，包括艾萨克·牛顿、查尔斯·达尔文、欧文·薛定谔和尼尔斯·玻尔。近日，佛罗里达大西洋大学（FAU）的一项研究利用人类婴儿这一独特且尚未被充分开发的来源，揭示了对能动性起源的突破性见解。

由于目标导向的行为在人类生命的最初几个月就已出现，FAU研究小组将婴儿作为试验场，观察自发运动如何转化为有目的的行动。在这项研究中，婴儿最初以“断开连接的观察者”身份开始实验。当研究人员将婴儿的一只脚拴在婴儿床上的移动装置上时，婴儿发现他们可以移动这个装置。为了捕捉这一“顿悟”时刻，研究人员使用尖端的动作捕捉技术，在3D空间中测量婴儿和移动装置的运动，从而揭示出标志着“能动性诞生”的动态和协调特征。

研究结果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。对人类婴儿实验的分析和动态建模表明，能动性是从有机体（婴儿）与环境（移动装置）之间的耦合关系中产生的。当婴儿的脚被拴在移动装置上时，每次脚部移动都会导致装置移动。移动装置移动得越多，婴儿受到的视觉刺激就越多，从而引发更多的脚部运动。这种正反馈放大并强调了婴儿与移动装置之间的因果关系。

FAU复杂系统和脑科学中心的资深作者、格伦伍德和玛莎·克里奇杰出科学学者J.A. Scott Kelso博士指出：“在协调达到某个关键水平时，婴儿认识到自己的因果力量，并从自发行为转变为有意行为。这个‘啊哈！’时刻的标志是婴儿运动速率的突然增加。”主要作者、FAU复杂系统和脑科学中心的博士后研究科学家Aliza Sloan博士开发了一种定量的“啊哈！”探测器，用于搜索与婴儿突然发现相关的运动速率激增。Sloan的技术证明，能动性的“诞生”可以被量化为跨越婴儿、大脑和环境的动力系统中“尤里卡式”的模式变化相变。当婴儿发现其与移动装置的功能连接时，系统从低相关状态切换到移动装置与系留肢体高度协调的状态。

尽管该实验的基本设计自20世纪60年代末以来一直用于发育研究，但以往研究仅关注婴儿活动，将婴儿和环境视为独立实体。在50年来的正式婴儿车实验中，FAU研究首次直接测量移动装置的运动，并使用协调分析来提供对人类能动性出现的量化观察。本研究将能动性视为有机体与环境功能耦合的新兴属性，通过协调动力学（Kelso及其同事关于复杂生物如何协调以及功能和秩序如何出现的理论）的视角，深入分析婴儿与移动装置的互动。

值得注意的是，婴儿的停顿模式引人注目。合著者、FAU心理学系教授兼WAVES实验室主任Nancy Jones博士说：“我们的研究结果表明，重要的不仅仅是婴儿的主动运动。”对婴儿运动、移动装置运动及其相互作用的完整协调分析发现，能动性的出现是一个间断的自组织过程，在运动和静止中都具有意义。Kelso补充道：“我们研究中的婴儿揭示了一些非常深刻的东西：无为中有行动，行动中有无行动。两者都为婴儿探索世界及其在其中的位置提供了有意义的信息。运动和静止的协调动力共同构成了婴儿意识的统一——他们可以让世界上的事情发生。有意的。”

FAU研究还表明，婴儿以不同的方式导航与移动装置的功能耦合。检测到婴儿活动爆发的时间和程度的不同集群，表明存在能动性发现的行为表型（可观察特征），且动力学提供了识别它们的方法。这种新颖的表型分析方法可能有助于高危婴儿的预防保健和早期治疗。