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科学家可通过扫描大脑了解心事

  由好莱坞明星梅尔·吉布森主演的好莱坞电影《男人百分百》中,吉布森饰演的芝加哥广告业高级主管因为一次意外事故开始拥有读懂女人心思的特异技能,这项技能不仅完全改变了他的生活,也让他收获了美丽的爱情,让很多人羡煞不已。

  现在,随着科技的发展,“读心术”这种特异功能不再只是出现于电影中的魔法,而是变成了现实。据英国《新科学家》杂志网站近日报道,科学家们现在能通过扫描人的大脑来知道他们内心的想法了。

  “读心术”技术突飞猛进

  如果你认为读心术只是一种魔术戏法,那你可能需要再仔细想想了。在过去几年中,先是将猴子,接着将人同机器连接在一起,让大脑信号操纵机器的技术已突飞猛进。

  这方面的最新研究发表在美国《公共科学图书馆》杂志上。在这篇研究论文中,美国明尼苏达大学的何斌(音译)和其同事报告称,他们的实验对象只需要想想,就能成功地让电脑屏幕上的一架虚拟直升飞机在一个三维的数字天空内翱翔。科学家们将电极同实验对象的头皮连接在一起,电极发出的信号提供的信息足以让计算机精确地知道实验对象的想法以及下一步打算做什么,从而灵活自如地操纵飞机。

  这种“读心术”有趣而且有用,它不仅能让残障人士过上更正常的生活,也能让体格健壮者进一步扩展其能力范围。但是,还存在着另外一种读心术——通过扫描人的大脑来决定某人的想法。尽管这类读心术现在还不如操控机器类读心术那么先进,但它们也在不断进步。科学家们最近发表的三篇论文就是最好的证明:其中一篇论文显示,可以阅读梦境;第二篇论文则证明,可以精确重建闪过人脑的影像;第三篇论文则是讲出某人此时的想法。

  阅读梦境不再是梦

  为了研究梦境,德国慕尼黑大学马克斯·普朗克精神病学研究所的马丁·德瑞斯勒和同事聘请了一些“醒梦者”进行研究。“醒梦者”在做梦时知道自己在做梦,并且当他们意识到自己在梦里时,还能控制自己的行为,改变梦境,就好像自己醒着一样。研究结果发表在近期出版的《当代生物学》杂志上。

  大多数人偶尔会做一些醒梦,有些人经常会有醒梦,而另外有些人则非常擅于操纵醒梦。德瑞勒斯对6个“醒梦者”进行了实验,他要求他们在自己的梦中进行简单的行动——左手或者右手握拳,同时对其大脑进行扫描。这个实验的主要目的是找出做梦时大脑的表现与清醒时大脑的表现之间的区别。

  一旦某个实验对象打瞌睡并开始做梦,他会从左至右转动眼睛两次(身体其他部位在睡觉做梦时会变得没有精神,但即使身处梦中,人的眼睛仍会持续不停地转动,这个阶段被称为快速眼动睡眠),以表明他准备开始实验。发出该信号后,实验对象在梦中左手握成拳头10次,接着换右手(当然,他的真手并没有运动)。每次握手结束,实验对象都通过转动眼睛来表示。如果实验对象能用这种方法至少握手4个来回,就表示实验成功。

  起初,只有一个实验对象做到了。德瑞勒斯估计,可能是他使用的扫描器——功能性磁共振成像(fMRI)设备影响了实验结果。功能性磁共振成像是最好的一种扫描设备,但它会制造出可怕的噪音,影响做梦实验的结果。因此,德瑞勒斯重新使用轻微但精确度略逊色的近红外光光谱仪进行实验,结果,两名实验对象获得成功。

  这两项技术都能看到大脑让志愿者在梦中握紧拳头,同现实生活中大脑指挥人握紧拳头一样。这似乎并非一个大事件,科学家们此前就推测出了这个结论,但这是科学家们首次证明:大脑的表现在做梦时与清醒时一模一样。

  为了进一步证实他们的发现,科学家们计划招募更多的志愿者,从而判断是否所有人的大脑在做梦时和清醒时的表现都一样。而且,科学家们希望看到做梦的人完成更复杂的工作,比如在走路、说话甚至飞行时,大脑如何工作的。这样,或许未来有一天,人们可以采用这种方式来阅读人的梦境。

  精确重建闪过人脑的影像

  读取梦境并非言之过早,发表在9月份出版的《当代生物学》杂志上的第二篇论文就对此进行了证明。该研究由美国加州大学伯克利分校的杰克·加兰特进行,研究结果表明,现在确实有可能相当精准地重建闪过人类脑际的影像。

  加兰特团队的三名科学家每个人都以自己为实验对象,观赏电影预告片,并且使用功能性磁共振成像扫描自己的脑部,利用计算机找出预告片和脑部影像之间的关联。科学家们选择在自己身上进行实验而不是在志愿者身上进行,因为实验要求他们非常安静地坐在一台功能性磁共振成像设备前很长时间,两个小时内不断接受《粉红豹》这样的电影片段的狂轰乱炸对其他人来说不啻为一个巨大的折磨。

  与德瑞斯勒专注于研究控制运动的感觉运动皮质不同的是,加兰特团队主要研究视觉皮质。他们的方法之所以能进行,主要得益于现代计算机的超级能力。他们一帧一帧地对电影预告片和使用功能性磁共振成像记录下来的人脑图像进行比较,以便发现两者之间的关联。

  随后,研究人员又在计算机前呆了两个小时,观看一套新的预告片。在整个实验过程中,计算机会观察人脑视觉皮层的反应,并根据此前的关联从视频网站上挑选出与这种反应最匹配的视频剪辑,结果发现,这些剪辑组成的影像同他们正在观看的影像非常接近。

  判断人脑所思考的主题

  第三个研究由美国普林斯顿大学的弗朗西斯·佩雷拉进行,发表在今年8月出版的《人类神经科学前沿》杂志上。佩雷拉也使用了和加兰特一样的技术,不过,佩雷拉没有重新制造图像,而是判断人脑正在思考的主题。为了做到这一点,佩雷拉对2008年的实验数据进行了核查。

  其实,早在2008年,佩雷拉就进行了类似的实验。在该次实验中,他们对9个志愿者出示了60张对象贴上了标签的图片,随后要求这些志愿者在大脑中重现这些对象,并对他们的大脑进行扫描。

  佩雷拉将数据分成两部分,他使用一半数据得出假设,用另一半数据来测试该假设。尽管他推导出的模式探侦测算法无法准确地区分志愿者们看到了哪个对象,但该算法能判断对象的类别。例如,算法无法分辨实验对象看到的是萝卜还是芹菜,但能知道是蔬菜。

  佩雷拉发现,维基百科之中,物体名称的聚集方式与大脑类似,也足以产生可供侦测的共同神经特征。

  读心术已成事实。尽管它还很粗糙,结果也不太能站得住脚,无法成为法庭的呈堂证供,但是,它的命运和引发的威力可能就像美国第一颗原子弹一样,振奋人心,威力无穷。

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