推 circadian:good 05/23 22:08
讀心術
我已經取下了各種隨身物品，填好了檢查單，以確定身上沒有手術植入物，從心臟起搏器
到宮內節育器。現在我又帶上耳塞，等待進入。等等，請我接受安檢？張開雙臂，工作人
員的金屬檢測器再一次檢查了我的全身。
我來到的不是007電影裏的神秘基地，而是核磁共振掃描器的磁體間。跟隨著工作人員，
我走進了一個燈光昏暗的房間，小房子中央被一個好像滾筒的大機 器佔據著。馬上，我
就要躺進那個滾筒中。和電影中的間諜不同，我接受的不是嚴刑拷打的審訊，但似乎還更
恐怖——這台機器將把我腦中的想法掃描出來。
如果做一個調查，詢問大家最想獲得的超能力，讀心術一定名列前茅。實際上，能夠直接
獲知他人心理狀態的能力，不僅僅是科幻小說家喜愛的題目，實際上 也是古代神話中的
常客。讀心術不僅是許多人的願望，也是不少人的隱私夢魘。如今，借助現代科技，我們
似乎已經站到了這一能力的門口。
躺在床板上被推進了滾筒內部，我才注意到，所謂的滾筒其實並沒有滾動裝置，而是一個
塑膠包裹的桶裝物。即便帶著耳塞，我還是能聽到噪音，現在，這種噪音更大了。
“請您注視眼前出現的圖片，有可能是建築物，也有可能是動物。您只要注視就可以，不
需要做任何反應。請儘量保持頭不動。”緊接著，隨著噪音的增大， 我眼前的螢幕上開
始出現了一張張圖片。圖片只出現幾秒就消失了，其實我並沒有完全看清，但這沒有關係
，我的大腦已經開工了。不一會兒，螢幕上不再出現新的 圖片，噪音也減弱了不少。平
板將我移出大桶，在外面，實驗員已經微笑的等著我了。
經過一些資料處理，實驗員告訴我，他們已經分解出了剛才的過程，那些狀態下我看的是
建築物，而哪些又是動物，通過我大腦的變化可以一目了然。
旋轉的磁球與牆上的斑點
剛才的大桶並不神秘，其實，在現在的醫院中，它是一種非常常見的設備，通過核磁共振
成像，能輕鬆檢測身體內部，已經將健康帶給了很多人。美劇《豪斯 醫生》中，進行核
磁共振掃描檢查是更是家常便飯。可是如果深入起來，它的原理確實有點複雜，從發現核
磁共振現象，到現今的成像技術，中間是60餘年的科學 進展，和數個諾貝爾獎級別的科
學發現。
瞭解核磁共振成像（Magnetic resonance imaging ，MRI）需要看看原子內部。不要擔心
，這裏沒有核輻射，只有我們關注的一個個小磁體——質子、電子這些基本粒子。這些帶
電粒子以一定的速度高速自旋，形 成了有南北極的小磁球。人體中含有大量的氫原子，
它的原子核——質子，將幫助我們給身體內部照相。
核磁共振儀的主磁場校正小磁球的旋轉方向，激發磁場不斷開關，將小磁球拉向一個方向
，反復這個過程，小球就會不斷的歪過來，倒過去，產生的電磁波就 可以被接收到，從
而處理成圖像。不同組織中磁場強度不同，我們就可以在圖像上區分大腦的灰質、白質、
腦脊液等組織了。人腦活動時的血流變化也能被這種方式 檢測到，我們就通過血液的流
動，判斷哪些部分的腦組織正在工作。
為了成像清晰，這個主磁場要足夠強。人體實驗用的儀器，這一磁場的強度有時能達到3
特斯拉或者7特斯拉。前者是地球磁場的6萬倍，而後者則是14萬 倍。如此強大的磁場，
會將靠近的手機等電子產品頃刻報銷，還能把眼鏡、鑰匙之類的物品吸到機器上，更不用
說會干擾心臟起搏器的運轉，或者吸住病人的假肢等 植入物了。所以，才有了剛才那一
幕，進入磁體間前，必須嚴格檢查，防止發生危險。好在，這是目前已知的核磁共振唯一
的危險所在。
過去十幾年的研究，我們一直在給認知活動尋找地址，例如，讀詞時某腦區活動，看畫時
則是另一個腦區。這就好像是在牆上尋找斑點，我們只關心斑點所在 的位置。現在，一
種稱為多體素模式分析的範式改變了思路，我們不再關心某個斑點的位置，而是尋找大量
斑點組成的模式。通過電腦模式識別，就可以判斷大腦 的狀態，甚至讀出大腦的活動。
腦中的天際線
去年，加州大學伯克利分校的神經科學家傑克‧格蘭特（Jack Gallant）公佈了他們的研
究成果。人類的初級視覺皮層位於大腦枕葉，也就是接近後腦勺的那個部分。眼球後面的
神經束就是連接到這裏的。格蘭特的研究 團隊讓兩名志願者觀看youtube視頻，之後僅通
過他們視覺皮層的反應就重現了視頻。
他們首先收集了上千小時的youtube視頻用於訓練電腦，之後，他們讓志願者觀看了兩段
youtube視頻。效果如何呢？視頻中顯示的一隻獨行 的大象，而電腦根據志願者的腦掃描
資料，生成的視頻中是一隻類似象的動物緩緩移動。在一個飛機飛過城市的視頻之後，電
腦還原了天際線，卻丟失了飛機。 即便如此，這個結果也足夠驚人了。這意味著，我們
看到的東西真的可以一定程度上從頭腦中提取出來。
另一條道路上，是卡內基‧梅隆大學的幾位科學家，他們關心的不是刺激，而是探究我們
頭腦中的概念。湯姆‧米切爾（Tom Mitchell），是一位元電腦科學家，機器學習領域的
領軍人物之一，他的同事馬塞爾‧賈斯特（Marcel Just）則是一位神經科學家。他們選
擇了60個簡單的常用概念，如“蘋果”、“鋸子”等。志願者看這些概念的圖片，然後隨
意的就這一圖片想一些事情，整 個過程除了核磁共振資料，不需要向實驗者提供任何資
訊。
之後的環節有點複雜，實驗者利用了一個Google公司提供的語料庫，用我們平時語言的資
訊，結合神經活動資料，讓電腦尋找規律。結果，電腦預 測大腦某種狀態下思考的是哪
種概念，達到了接近百分之八十的準確率。我們不禁要想，一些千百年來懸而未決的形而
上學問題，可能能從完全不同的道路上找到答 案。
老大哥在看著你？
是的，心想事成一直是我們的一句祝詞，現在這種祝願卻可能變成真的。我們的腦中存在
大量的神經元。它們在活動時產生的電信號能被我們捕捉到。通過給 癱瘓病人植入記錄
電極，已經能使他們通過思想控制滑鼠指標，操作電腦甚至玩遊戲。而通過類似的方法，
一位因中風無法說話的患者控制電子語音，已經能發出簡 單的母音。
愛玩的科學家還將腦電記錄用的電極帽和流行網站twitter結合了起來。威斯康星大學麥
迪森分校的研究人員製作了一個twitter帽。戴上帽 子，只要實驗者注視一塊螢幕上的字
母，他的腦電變化就能被電腦識別出來，之後就能靠看和想發出一條微博客資訊。而依靠
腦電波控制的輪椅也在研製之中，這 可能大大提高行動不便者的生活品質。
回到核磁共振上來就。在今年1月，一項驚人的研究再次向我們展示了讀腦技術的可能性
。我們已經知道，想像自己在運動就能啟動大腦的運動區，而如果想 象場景則會讓海馬
旁回啟動。一個有趣的讀腦遊戲是，讓志願者回答問題，但並不真的說出來，當回答是時
就想像自己在打網球，而回答否時就想像一下自家房間。 這樣僅僅通過腦掃描，就能猜
出志願者的答案。
這一次，來自劍橋大學和阿登布魯克醫院的科學家和醫生讓植物人躺進了掃描室。他們的
家人告訴了他們這個規則，並且問了幾個問題。大腦活動的結果顯 示，六個問題中的五
個都得到了回答。這些植物人儘管不能作出任何動作，卻並非沒有意識。這是第一次，我
們直接獲得植物人的交流回饋。
這似乎預示著科幻小說中大量出現的技術——腦機介面的誕生。一直以來，想像力豐富的
人們幻想著打破人與機器的界限。或者至少能讓我們對機器 的控制不僅僅是按按電鈕。
Intel的科學家預言，到了2020年，我們將可以通過思想來控制機器。而也許電影《阿凡
達》中那種通過儀器將意識投射到其他 “身體”上的幻想也不是不可能的。按照樂觀的
未來學家所說，一旦人與機器能夠連為一體，一個新的紀元就將開始，我們將重新定義家
庭、倫理、社會甚至人類的 本質。
信念與事實不僅是哲學家關注的核心概念，倫理學家也一直在討論這些問題：善意的行惡
、不知情的行惡，或者堅信一場災難是有必要的。這些情況該如何界 定？這一點上，科
學家可是走得更快——法庭上，人證物證已經落後，腦證誕生了。前一段，大法官裁定那
起預謀兇殺有罪，駁回上訴。他說，不在於你怎麼做的， 在於你怎麼想了。
然而驚人的技術面對的並不都是讚揚聲。正如劍橋的研究者們說的，讀腦有點像思想裸體
。對於隱私的擔心在這樣的科學手段面前一點也不為過。目前，核磁 共振儀還是一個十
幾噸重的龐然大物。但是有朝一日，儀器會不會發展成現在機場的全身安檢門一樣的常規
設備呢？那麼，接受檢查的就不僅是我們的身體。
阿爾巴尼亞小說《夢幻宮殿》中，暴君收集人民的夢境進行分析。這個故事在科學家眼中
可不是荒誕不經。日本高級電信國際研究所的神經科學家神谷之康 （Yukiyasu Kamitani
）就準備嘗試核磁共振技術將人的夢境提取出來。如果過去，《1984》中的老大哥僅僅能
觀察一個人的行為，那麼未來，也許“他們”已經能 將嗅探器深入到你大腦的溝回之中
了。
測謊儀在司法中的使用已經有多年歷史了，但是直到今天，還存在著它是否可靠的爭議。
目前，已經有將核磁共振使用到司法中的例子——美國伊利諾州在 審判一名殺害的嫌疑
人時，律師要求通過核磁共振判斷他是否有腦病，以獲得量刑上的從寬。這並沒有涉及我
們提到的最新技術，卻揭示了新技術在司法上可能的應 用。美國電影《少數派報告》中
，未來的人們甚至能發現未發生的犯罪。有科學家認為，未來的測謊儀也許不是目前這種
檢查情緒引發生理變化的儀器，而是直接的 腦掃描。那麼，這些技術在司法上應用的界
限究竟在哪里？或者，一個新的名詞將要出現——“動機犯”，僅僅是惡念一閃，也成了
某種罪過。
對此，科學家倒是不擔心，這無非又是那個科學雙刃劍的老問題。至少，以現在讀腦能處
理的問題，讀腦的準確性、耗時等因素，那個科幻小說中的場面還差得遠。儘管對於未來
有種種疑慮，還是會有人投入這場科學競賽中，畢竟，“山就在那裏”。
原文發表於2010年4月《男人裝》雜誌
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本文轉載自科學松鼠會（簡體、有圖、創用CC授權）：
http://songshuhui.net/archives/37049.html
針對本文只有一處要修正，講MR原理，應該是每個組織的T1、T2值不同，因此可以區分白
質、灰質與腦脊髓液，並非文中所說得磁場不同。但局部的磁場不同，的確會造成T2值的
改變。
另外 對於文中所提的實驗有稍微求證一下
Jack Gallant：
http://www.cell.com/neuron/retrieve/pii/S0896627309006850 (Neuron,2009)
Tom Mitchell:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0008622
(Plos One,2010)
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5880/1191
(Science,2008)
Owen(植物人病患，但我不確定文中是否指的是這一篇)：
http://www.nature.com/nrn/journal/v9/n3/abs/nrn2330.html
(Nature Review Neuroscience,2008)
其實本版之前也有文章討論這個議題
請見 #1Axj0yeu
不過該文沒寫作者是誰，但應該是Jack Gallant做的。
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