斯坦尼斯拉斯·德阿纳(Stanislas Dehaene):法兰西公学院神经学家,实验认知心理学家。著有《脑的阅读:破解人类阅读之谜》(Reading in the Brain:The Science and Evolution of a Human Invention)。
像许多神经科学家一样,我每周都会收到一些奇怪的电子邮件。不过,给我写信的这些人似乎都有很合理的理由担忧:他们认为自己的大脑被装上了窃听器。由于新的“神经声学”技术的发展,他们认为有人在监视自己的大脑,其想法能立刻被传送到谷歌、中央情报局、世界各地的新闻机构……或者他们的配偶那里。
这真是个偏执的担忧,再说,它是真的吗?神经科学正取得巨大进步,但你不必精神分裂到怀疑它是否会开启你的心灵密码箱。也许在不久的将来,你内心的情感和温馨的回忆会赤裸裸地展现在他人面前,但会有那样的时刻吗?我相信谨慎的回答是“不会”,至少现在不会。
脑成像技术无疑是有影响的。15年前,在功能性磁共振成像的初期,我已经在惊叹我们竟然能测定一个单一的运动动作了:任何时候,一个人用左手或右手点击一个按钮,我们就能看到相应的运动皮层被激活,并且能以高于98%的精确度说出这个人使用的是左手还是右手,我们还可以断定扫描的人讲哪种语言。为了对法语、英语、印地语或日语所说的句子做出反应,脑激活要么干扰左半脑的大片区域,包括布罗卡区(Broca),要么停留在听觉皮层范围内——这个人听懂或听不懂所说内容的明确信号。我们还设法仅仅通过监测视觉词形区的激活,断定一个人是否已经读懂给定的文字材料。视觉词形区就是包含合法字符串知识的大脑区域。
每当就这项研究开讲座时,我都会强调研究方法的局限性。动作和语言都是大脑的宏代码,它们动员巨大的皮层网络,这些皮层网络以厘米级间隔,因此很容易被我们不精确的脑成像仪区分开来。然而,我们大部分细密的思虑都被用一种亚毫米神经元活动模式的微码加密。区分我认为对象是一只长颈鹿还是一头大象的神经结构非常微小,这些神经结构对我的大脑而言是独有的,并混杂在同一个大脑区域。所以它们将永远不被破解,至少用无创成像方法不能破解它们。
2008年,汤姆·米切尔(Tom Mitchell)在《科学》上发表的优秀论文证明了我的部分错误。他的研究表明,最先进的功能性磁共振成像的快照中包含了许多关于具体想法的信息。当一个人想起不同的单词或图片时,它们所引发的大脑活动模式如此不同,以至于机器学习算法比偶然的猜测更容易区分它们。引人注目的是,在这些模式中,很多都是肉眼可见的,在不同人的大脑中,它们甚至是相似的。这是因为当我们想起一个单词时,不只是激活了作为内部指针指向其意义的颞叶的少量神经元,激活也波及编码每个单词的具体组织网络的较远感知和运动皮层。对我们所有人来说,动词“踢”,会激活足部的运动皮层,“香蕉”,会使人联想到一种气味和颜色,等等。这些联系和大脑皮层模式是可预测的,即使是新的、未经记忆训练的单词,也可以通过它们的大脑标记来识别。
为什么对神经学家来说,这样的大脑解码是有趣的挑战呢?首先,它是一个证明,证明我们足以明白大脑能部分地进行解码。例如,我们现在对数字常识有了足够了解,能够准确说出一个数字知识在大脑中被加密的位置,并且足够确信,当伊夫林·埃格尔(Evelyn Eger)在我的实验室拍摄到高分辨率的顶叶区磁共振成像时,她可以告诉被扫描的人是否已经观察了2个,4个,6个或8个点,甚至是对应的阿拉伯数字。
同样,在2006年,与伯特兰·蒂里翁(Bertrand Thirion)一起,我们验证了这一理论,即大脑皮层的视觉区域作为一个内部视觉黑板,心智图像被投射在上面。事实上,通过记录它们的活动,我们设法解码一个人已经看到的大致状况,甚至在完全的黑暗中,她脑海里想象的情形。在伯克利分校,杰克·加伦特(Jack Gallant)将这项技术提高到可以解码整部影片,这主要是根据它们在大脑皮层产生的痕迹来进行的。他对一部电影大致内容的重建曾经在YouTube上红极一时,当然这样的重建是根据对观众大脑的监测推断出来的。
那么,我为什么不担心中央情报局可能利用这些技术来监视我的想法?因为很多限制依然妨碍技术在日常情况下的实际应用。首先,他们需要一个10吨重的充满液态氦的超导磁共振磁铁——机场安全门户网站里的一个不可能的添加物。而且,功能性核磁共振成像仅适用于保持静止不动并遵守协议的合作志愿者,绝对的静止不动是必不可少的。即使一毫米的头部移动,尤其是如果它发生在与扫描规程密切相关过程中,就可以毁掉一个脑部扫描。在不太可能的情况下,对你的扫描是违背你意愿的,你可以有节奏地转动你的眼睛或稍稍移动你的头,并伴以能够阻止检查的刺激物;如果是脑电图,那么咬紧你的牙齿将会大有帮助;有条不紊地想其他事情当然也会扰乱解码。
最后,还有神经代码的性质所产生的限制。磁共振成像是以间接方式,在粗略的空间规模上抽样分析大脑活动,大脑扫描过程中,每个毫米大小的像素平均分配给数十万计的神经元活性。然而,包含了我们详细想法的精确神经代码大概存在于个体测试信号的快速定时,个体测试信号则来自数千个相互交织的神经元——不打开颅骨我们就无法看到的微小元件。事实上,即使我们这样做了,思想被编码的具体方式仍然能够避开我们。重要的是,关于用语言句法的形式组合而成的复杂思想,它如何被编码进神经网络,神经科学甚至缺乏一点粗浅的认识。在此之前,我们很少有机会解码这些嵌套的想法,如“我认为X……”“我的邻居认为X……”“我曾经相信X……”“他认为,我认为X……”“这是不正确的X……”,等等。
当然,不能保证这些问题不会被解决——下周或下个世纪,或许使用电子植入物或微型电磁录音设备能解决这些问题。那么我们应该担心吗?相反,成千上万的人将欢欣鼓舞。由于脑部技术的发展,很多脑部病变患者的生活可能很快被改变。在一个有积极性的患者身上,解码移动手臂的意图并非不可能,它也可以让一个四肢瘫痪的人恢复他或她的自主性,比如通过控制计算机的鼠标或一个机械臂。目前,我的实验室正在研究一种基于脑电图的装置,这种装置能够解密处于昏迷或植物人状态的患者残余的脑部活动,帮助医生判定意识是否存在或很快恢复。如此有价值的医疗应用是脑成像的未来,不是我们错误担心的恶魔般的科幻设备。