Hành vi của sinh vật sống đều có mục đích. Nhưng mục đích đến từ đâu? Làm thế nào để con người hiểu được mối quan hệ của họ với thế giới và làm thế nào để họ nhận ra khả năng thay đổi thế giới của mình? Những câu hỏi cơ bản về “tác nhân” - hành động có mục đích - đã làm bối rối một số nhà tư tưởng vĩ đại nhất trong lịch sử, bao gồm Ngài Isaac Newton, Charles Darwin, Erwin Schrödinger và Niels Bohr.
Nghiên cứu mới từ Đại học Florida Atlantic khai thác nguồn trẻ sơ sinh bất thường và chưa được khai thác để tiết lộ những hiểu biết mang tính đột phá về nguồn gốc của các tác nhân. Vì hành động có mục tiêu xuất hiện trong những tháng đầu đời của con người nên nhóm nghiên cứu của Đại học Florida đã sử dụng trẻ sơ sinh làm nơi thử nghiệm để hiểu các chuyển động tự phát biến thành hành động có mục đích như thế nào.
Trong nghiên cứu, trẻ sơ sinh là người quan sát độc lập khi bắt đầu thí nghiệm. Tuy nhiên, khi các nhà nghiên cứu buộc một chân của trẻ sơ sinh vào thiết bị di động dành cho trẻ sơ sinh trong cũi, các em nhận thấy rằng chúng có thể khiến thiết bị di động chuyển động. Để ghi lại khoảnh khắc hiện thực hóa tia chớp này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ chụp chuyển động tiên tiến để đo chuyển động của em bé và thiết bị di động trong không gian ba chiều, khám phá các đặc điểm năng động và phối hợp đánh dấu "sự ra đời của cơ quan".
Nghiên cứu gần đây được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia đã đưa ra giải pháp cho câu hỏi hóc búa lâu đời này. Phân tích và mô hình hóa động của các thí nghiệm với trẻ sơ sinh cho thấy ý thức về tác nhân nảy sinh từ mối quan hệ kết hợp giữa sinh vật (trẻ sơ sinh) và môi trường (chuyển động). Nhưng chính xác thì điều này xảy ra như thế nào?
Khi chân của bé được buộc vào thiết bị di động, mọi chuyển động của bàn chân đều khiến thiết bị di động chuyển động. Người ta cho rằng thiết bị di động càng di chuyển thì càng kích thích bé di chuyển, từ đó tạo ra nhiều chuyển động hơn.
"Phản hồi tích cực khuếch đại và làm nổi bật mối quan hệ nhân quả giữa trẻ sơ sinh và chuyển động của thiết bị di động", J.A. Scott Kelso, Tiến sĩ, tác giả chính của nghiên cứu và là Học giả Khoa học Xuất sắc của Glenwood và Martha Creech tại Trung tâm Hệ thống Phức tạp và Khoa học Não tại Đại học Khoa học Charles E. Schmidt của FAU. "Ở một mức độ phối hợp quan trọng nhất định, trẻ sơ sinh nhận ra khả năng nhân quả của chính mình và chuyển từ hành vi tự phát sang hành vi có chủ ý. Đây là tiếng 'aha!' thời điểm được đánh dấu bằng sự gia tăng đột ngột về tốc độ vận động của trẻ sơ sinh."
Tiến sĩ Aliza Sloan, tác giả đầu tiên của bài báo và là nhà khoa học nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Hệ thống phức tạp và Khoa học não bộ tại Đại học Florida, đã phát triển một định lượng "aha!" máy dò để tìm kiếm sự gia tăng đột ngột về tốc độ cử động của trẻ sơ sinh liên quan đến cái chết đột ngột ở trẻ sơ sinh.
Kỹ thuật của Sloan chứng minh rằng "sự ra đời" của tác nhân có thể được định lượng như một quá trình chuyển pha thay đổi mô hình "giống như Eureka" trong một hệ thống năng động bao gồm trẻ sơ sinh, não và môi trường. Khi trẻ nhận thấy mình được kết nối về mặt chức năng với thiết bị di động, hệ thống sẽ chuyển từ trạng thái ít kết nối hơn sang trạng thái trong đó các chuyển động của cả thiết bị di động và chi được buộc dây đều được phối hợp chặt chẽ.
Mặc dù thiết kế cơ bản của thí nghiệm này đã được sử dụng trong nghiên cứu phát triển từ cuối những năm 1960, nhưng nghiên cứu liên quan theo truyền thống chỉ tập trung vào các hoạt động của trẻ sơ sinh, coi trẻ sơ sinh và môi trường như những thực thể riêng biệt. Trong 50 năm thí nghiệm chính thức về khả năng di chuyển của trẻ sơ sinh, nghiên cứu của FAU là nghiên cứu đầu tiên đo trực tiếp chuyển động của thiết bị di động và sử dụng phân tích phối hợp để quan sát định lượng sự xuất hiện của cơ quan con người.
Phương pháp tiếp cận mới được áp dụng trong nghiên cứu này xác định tác nhân là một đặc tính nổi bật của sự liên kết chức năng của một sinh vật với môi trường của nó. Kelso và các đồng nghiệp của ông đã đề xuất lý thuyết "Động lực phối hợp" để nghiên cứu cách các sinh vật phức tạp (từ tế bào đến xã hội) phối hợp cũng như cách thức phát sinh chức năng và trật tự.
Mặc dù chúng tôi kỳ vọng rằng trẻ sơ sinh sẽ khám phá ra khả năng kiểm soát của chính mình đối với thiết bị di động thông qua các chuyển động phối hợp với thiết bị di động, nhưng kiểu tạm dừng của trẻ sơ sinh rất đáng báo động.
"Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng không chỉ những chuyển động tích cực của em bé mới là vấn đề quan trọng", đồng tác giả Nancy Jones, Tiến sĩ, giáo sư Khoa Tâm lý học tại Đại học Florida và giám đốc Phòng thí nghiệm Sóng UF cho biết.
Thông qua phân tích phối hợp hoàn chỉnh về chuyển động, vận động của trẻ sơ sinh và sự tương tác giữa chúng, chúng tôi thấy rằng sự xuất hiện của tác nhân là một quá trình tự tổ chức giống như điểm tìm thấy ý nghĩa trong cả chuyển động và tĩnh lặng.
"Những đứa trẻ trong nghiên cứu của chúng tôi đã tiết lộ một điều rất sâu sắc: hành động trong không hành động và không hành động trong hành động. Cả hai đều cung cấp thông tin có ý nghĩa cho trẻ khám phá thế giới và vị trí của chúng trong đó", Kelso nói. "Các động lực phối hợp của chuyển động và tĩnh lặng cùng nhau tạo nên sự thống nhất của ý thức trẻ sơ sinh - chúng có thể tạo ra những điều kỳ diệu trên thế giới. Hãy cố tình làm điều đó."
Nghiên cứu của Đại học Virginia cũng chỉ ra rằng trẻ sơ sinh có chức năng kết hợp với thiết bị di động theo những cách khác nhau. Nghiên cứu đã tìm thấy các cụm khác biệt về thời gian và mức độ bùng nổ hoạt động ở trẻ sơ sinh, cho thấy sự tồn tại của các kiểu hình hành vi (đặc điểm có thể quan sát được) được phát hiện bởi các tác nhân và động lực cung cấp cách xác định các kiểu hình này. Phương pháp tiếp cận kiểu hình mới này có thể hỗ trợ chăm sóc phòng ngừa và điều trị sớm cho trẻ sơ sinh có nguy cơ cao.