Neuronauka wolnej woli obejmuje dwa główne obszary badań: wolicję i agencję. Dobrowolność, badanie dobrowolnych działań, jest trudne do zdefiniowania. Jeśli rozważymy ludzkie działania jako leżące wzdłuż spektrum naszego zaangażowania w inicjowanie działań, to odruchy będą na jednym końcu, a w pełni dobrowolne działania na drugim. To jak te działania są inicjowane i rola świadomości w ich wytwarzaniu jest głównym obszarem badań nad woluntaryzmem. Agencja to zdolność aktora do działania w danym środowisku, o której dyskutowano od początku filozofii. W ramach neurobiologii wolnej woli, poczucie sprawstwa – subiektywna świadomość inicjowania, wykonywania i kontrolowania swoich działań wolicjonalnych – jest zazwyczaj tym, co jest przedmiotem badań.
Jednym z istotnych odkryć współczesnych badań jest to, że mózg osoby wydaje się podejmować pewne decyzje zanim osoba staje się świadoma ich podjęcia. Badacze stwierdzili opóźnienia wynoszące około pół sekundy lub więcej (omówione w częściach poniżej). Dzięki współczesnej technologii skanowania mózgu, naukowcy w 2008 roku byli w stanie przewidzieć z 60% dokładnością, czy 12 badanych osób naciśnie przycisk lewą czy prawą ręką do 10 sekund przed tym, jak badany uświadomił sobie, że dokonał tego wyboru. Te i inne odkrycia doprowadziły niektórych naukowców, takich jak Patrick Haggard, do odrzucenia niektórych definicji „wolnej woli”.
Aby było jasne, jest bardzo mało prawdopodobne, że jedno badanie może obalić wszystkie definicje wolnej woli. Definicje wolnej woli mogą być szalenie zróżnicowane, a każda z nich musi być rozpatrywana oddzielnie w świetle istniejących dowodów empirycznych. Istnieje również wiele problemów związanych z badaniami nad wolną wolą. Szczególnie we wcześniejszych badaniach, badania opierały się na samoopisowych pomiarach świadomej świadomości, ale introspektywne szacunki czasu zdarzenia okazały się w niektórych przypadkach tendencyjne lub niedokładne. Nie ma uzgodnionej miary aktywności mózgu odpowiadającej świadomemu generowaniu intencji, wyborów lub decyzji, co utrudnia badanie procesów związanych ze świadomością. Wnioski wyciągnięte z przeprowadzonych pomiarów są również dyskusyjne, ponieważ niekoniecznie mówią, na przykład, co reprezentuje nagły spadek w odczytach. Taki dip może nie mieć nic wspólnego z nieświadomą decyzją, ponieważ podczas wykonywania zadania zachodzi wiele innych procesów psychicznych. Chociaż wczesne badania wykorzystywały głównie elektroencefalografię, nowsze badania wykorzystały fMRI, nagrania pojedynczych neuronów i inne środki. Badacz Itzhak Fried mówi, że dostępne badania przynajmniej sugerują, że świadomość pojawia się na późniejszym etapie podejmowania decyzji niż wcześniej oczekiwano – podważając wszelkie wersje „wolnej woli”, gdzie intencja pojawia się na początku ludzkiego procesu decyzyjnego.
Wolna wola jako iluzja
Jest całkiem prawdopodobne, że do swobodnego naciśnięcia przycisku potrzebny jest szeroki zakres operacji poznawczych. Badania sugerują przynajmniej, że nasze świadome „ja” nie inicjuje wszystkich zachowań. Zamiast tego, świadome „ja” jest w jakiś sposób ostrzegane o danym zachowaniu, które reszta mózgu i ciała już planuje i wykonuje. Te ustalenia nie zabraniają świadomego doświadczenia od grania jakiejś moderującej roli, chociaż jest też możliwe, że jakaś forma nieświadomego procesu jest tym, co powoduje modyfikację w naszej behawioralnej odpowiedzi. Nieświadome procesy mogą odgrywać większą rolę w zachowaniu niż wcześniej myślano.
