知道你在想什么，科學家是怎么做到的？

在無數個古代傳說之中，都有一種能力最為人所艷羨——探知他人的思想，這可能是因為每個人都深深感受到與人交往應酬這件事的困難程度，從而把“簡化人與人之間的交流”的夢想寄托于故事之中。不過，在有了諸多先進科技的今天，科學家們對人類思想的探究，也在不知不覺間被簡化了。換言之，科學家們若想“知道你在想什么”，大可不必挖空心思和你交流。

大腦的“考試”——神經心理學測驗

這種需要被測試者主動參與的古老測驗，可謂是神經學界的“活化石”之一。盡管神經心理學測驗并不能幫助科學家直觀了解你心中的各種想法，但這些形形色色的測驗可以在短時間內對一個人大腦完成各類型工作的能力進行評估，從而為科學研究提供便利。不僅如此，神經心理學測驗有時還可以作為醫生診斷疾病（主要是涉及神經系統的疾病）的有效工具。

神經心理學測驗往往是建立在科學家對人腦不同部位處理工作的分工情況的了解之上，通過讓被測試者完成一些非常典型的任務，記錄并評估任務完成的情況，從而直觀地將人腦在該方面的能力體現出來。舉個簡單的例子，著名的圖形流暢性試驗（DFT）要求受試者在5分鐘內創造出盡可能多的原創性圖案，而人腦負責創作圖案的部位正是右額葉，因此倘若受試者在該試驗中創作的圖案數量較正常人明顯為低，即使他的智力完全正常甚至高于常人，都可以證明他的右額葉工作不正常。從這點上來看，稱神經心理學測驗為大腦的“考試”也并不為過。

當然，神經心理學測驗雖然簡單，卻是所有神經科學手段中出錯率最高的一個。這一方面是因為，每個人的大腦發育都存在著差異，盡管測驗在設立之初會讓相當數量的正常志愿者完成測驗，并藉此制定一個“標準值”，但具體到每個人，靠死板的“標準值”來衡量能力，自然便會有人不幸“中槍”；另一方面，腦內工作的分工有著非常繁瑣復雜的機制，典型任務在有些時候也可能并非由腦內特定部位負責完成，這也導致了一些測驗實際上是在衡量大腦多個部位協同工作的能力，而非科學家理想中的特定部位單獨工作的能力。

PET——大腦活動影像化

俗話說得好，“人是鐵飯是鋼”，的確，人體的各個組織在工作時都是嚴格依賴著穩固的能量供應的，大腦更是如此。在大腦完成思考、心理活動在內的諸多工作時，都會有能量物質源源不斷地運輸進入大腦，防止大腦因為饑餓而“罷工”。不過在如今，大腦這種“哪里工作，就把能量運到哪里”的機制，也恰好給了科學家們一種全新的觀察大腦運轉和思維過程的工具——正電子發射斷層掃描（PET）。

在PET過程中，最常用到的探測物質是[¹⁸F]氟代脫氧葡萄糖（¹⁸F-FDG），這種物質和人體所必需的能量物質葡萄糖十分類似，因此也會被需要能量的組織攝入。倘若大腦在完成一項思考任務，需要調動某個部位時，該部位自然會吸收并消耗血流之中的葡萄糖，以幫助自身完成工作。而在18F-FDG注射入血管之后，它也會和“正宗”葡萄糖一樣，被該組織所吸收。但和“正宗”葡萄糖不同的是，¹⁸F-FDG會不斷地向外界發射γ射線，因此科學家們只需要利用成像裝置探測γ射線，就可以判斷出當前正在吸收葡萄糖的組織，進而推斷出大腦目前的思考活動。用一個頗為形象的說法概括這一過程，即為PET將大腦的思考等活動，以圖像的形式直觀地表達出來。

在如今的神經科學研究中，PET經常被用來觀察人體在面對特定情形（如進食、服藥、從事各項運動）時，大腦做出的思考和最終決策。盡管PET由于干擾因素（如大腦本身的基礎活動）的持續存在，其影像可能和大腦的實際活動無法做到一一對應，但這項成像技術依然能夠為直觀地觀察大腦活動提供便利。目前，PET幾乎已經成為了神經科學研究中的“標配”設備，每年都有相當一部分神經科學研究項目依靠PET而完成。

fMRI：僅靠一張圖，就能知道你在想什么

雖然PET對于神經科學而言已經是一個巨大的突破，但科學家們可遠不滿足于現狀——因為PET需要用到放射性藥物，存在輻射，而且靠PET獲得的影像實在是太過模糊，有時難以對大腦的具體功能部位進行定位。這樣一來，一種無輻射、成像清晰的新技術便應運而生，這就是功能磁共振（fMRI）。

fMRI本質上是常用的磁共振成像的變形，只不過在磁共振成像中，醫生依靠磁場來確定分子的解剖位置，而fMRI則依靠磁場，來探索大腦的具體活動方式。在人腦進行思考等工作時，同時記錄大腦各部位的解剖位置和活動情況。科學家們可以借助著fMRI的圖像，直接探究人在不同環境之中的心理變化，以及心理變化所參與的生理反應。舉個例子，在一項行為學研究之中，科學家一邊給志愿者播放緊張度不同的音樂，一邊用fMRI對志愿者大腦進行成像。結果志愿者隨著音樂緊張程度的不斷提高，腦內與緊張情緒有關的杏仁核在fMRI上顯示的活動程度便不斷提高，這恰好說明了緊張程度較高的音樂，成功引發了志愿者的緊張心理。

不過，fMRI雖然存在著諸多優點，但離完美仍存在著很長的一段距離，這可能是因為fMRI作為一項新技術，擁有著非常高的成本，并且全球范圍內缺乏能夠熟練掌握fMRI技術的人員。在此我們也可以期待，有朝一日fMRI能夠愈發普及化、愈發被科學家乃至大眾所熟知，這樣的話，人們就能充分地運用科學手段，來探究人的思想和思考過程了。

發表于 2016-07-28 00:00
閱讀 ( 1022 )
分類：其他類型

知道你在想什么，科學家是怎么做到的？

你可能感興趣的文章

相關問題

0 條評論

作家榜 ?

推薦文章