随着神经科学的发展，自由意志概念受到了诸多挑战。20世纪60年代以来，以大脑“准备电位”实验为代表的众多神经科学研究提出,人类意识由先发的神经活动所决定，人类行为先于其本身对行为的自我意识。神经科学对大脑神经递质与脑区功能的研究也使得意志的自由性成为易被影响和易于消解的对象。但若依照自由意志的层序欲望理论，这一现象并不意味着神经科学研究对哲学概念中自由意志的否定，而是反映了自由意志当中“一阶欲望”与“二阶意志”观察梯度的参差，其本质不在于自由意志概念本身的存废，而在于自由意志当中“一阶欲望”在神经科学领域的易于影响、易于消解与“二阶意志”的难以观测及难以量化。

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