猜猜你在想什么

能知道別人腦子里在想什么，聽起來就像佛教中的“他心通”或西方所謂的“讀心術(shù)”。當(dāng)測謊儀在19世紀末20世紀初出現(xiàn)時，很多人就把它當(dāng)“讀心術(shù)”來用。直到現(xiàn)在，仍有不少人相信，只要祭出測謊儀，對方腦子里的念頭就無所遁形了。實際上，測謊儀根本不會探測大腦的活動，它只是通過測量被試者的呼吸、脈搏、血壓、皮膚電、腦電等指標(biāo)，來判斷被試者有沒有緊張，是否在說謊。一般來說，一個人在說謊的時候會緊張，導(dǎo)致血壓升高，心跳和呼吸加快，皮膚出汗從而電阻降低，腦電圖中特定頻率的波增多或減少。測謊儀測量這些數(shù)據(jù)，會較大概率地猜中被試者有沒有說謊。當(dāng)然，因為測謊儀實際上測的是“緊張”，所以結(jié)果不夠精確。如果給一個男人看一張美女的照片，測謊儀也可能會報警。因此目前測謊儀的結(jié)果在法庭上只能作為參考，不能作為證據(jù)使用。

猜 想 大 腦

功能性磁共振成像儀（fMRI）可以記錄大腦血氧水平的變化，我們從血氧信號就可以推知神經(jīng)元的活動狀況。雖然fMRI并不能記錄每個神經(jīng)元的活動情況——目前科研常用的成像“體素”（voxel）大約為1.5mm×1.5mm×1.5mm，一個體素就包含了幾十萬個神經(jīng)元，但與“粗糙”的測謊儀相比，fMRI總算能得到相對準(zhǔn)確的神經(jīng)信號了。

為了研究大腦的所思所想，科學(xué)家讓被試者觀看各種圖片（如用不同方法書寫的BRAINS），同時用fMRI記錄被試者的大腦圖像。積累大量這樣的數(shù)據(jù)之后，科學(xué)家利用機器學(xué)習(xí)算法，用這些數(shù)據(jù)來訓(xùn)練出一個計算模型。在這個模型中，大腦在看A圖片時，激活A(yù)模式；看B圖片時，激活B模式。因此，如果你給模型一個大腦激活數(shù)據(jù)，模型就能推知它對應(yīng)的模式，復(fù)現(xiàn)刺激，也就是猜測大腦所想的圖片。

很多科學(xué)家已投入到這一研究中，并提出了五花八門的算法。如圖2就是各種算法所復(fù)現(xiàn)的刺激（圖片），其中DGMM算法是中科院自動化所的何暉光研究小組在2017年提出的，可以看出其復(fù)現(xiàn)效果最好。

窺 視 夢 境

看到這里，你一定會說，既然我們能猜到大腦在“看”什么，那豈不是可以解讀夢境？

還真有人這么干了。2013年，日本ATR神經(jīng)信息研究所的神谷之康團隊成功解讀了3個人的夢境。被試者看了上千張圖片，例如馬桶、草坪、大象，同時被fMRI記錄看圖片時的神經(jīng)信號。計算機利用這些神經(jīng)信號數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)建立大腦觀看物品的神經(jīng)反應(yīng)模式。之后被試者在fMRI中睡覺，神經(jīng)信號被記錄下來。當(dāng)他們進入快速眼動期后（這一時期會記住自己的夢），過一會兒就會被叫醒，報告自己剛才夢到了什么。同時計算機利用記錄下來的神經(jīng)信號預(yù)測他們夢到了什么。將這一預(yù)測與被試者的報告進行對比，就能知道計算機對夢境的解讀是否正確。為了得到足夠多的數(shù)據(jù)，在為期約一周的實驗中，每個被試者都被叫醒了200多次！

實驗結(jié)果讓研究者們驚喜：他們猜中了被試者的夢境！比如夢里有男人、食物、車、街道等模糊信息。雖然他們還不能得到更加準(zhǔn)確的信息，比如夢到的男人長什么樣，車是什么牌子等，但“解夢”能“解”到這個程度，已足以令人驚嘆了。

隨 心 而 動

會“讀”大腦，就意味著腦機接口（brain machine interface， BMI）有了用武之地。腦機接口是將大腦和機器連接起來的通道。既然能讀懂大腦想做什么，那么接下來就可以通過腦機接口，讓機器理解大腦的意圖，執(zhí)行命令。

2014年，巴西世界杯的第一球由一位高位截癱患者朱利諾·平托踢出（圖3）。他穿戴了一套機械外骨骼設(shè)備，通過大腦直接下達動作命令，令外骨骼幫助他完成了踢球的動作。其實，要實現(xiàn)這個奇跡，關(guān)鍵在于對大腦的動作命令進行解碼。杜克大學(xué)的米格爾·尼科萊里斯利用頭皮腦電技術(shù)（EEG）采集了平托的神經(jīng)信號，并通過機器學(xué)習(xí)算法，計算出平托大腦發(fā)出動作命令的模式。當(dāng)平托腦中想到要做什么動作時，這一動作命令就被解碼，通過腦機接口傳遞給平托身上的機械外骨骼，讓它推著平托完成相應(yīng)的動作。這一技術(shù)幫助很多高位截癱患者重新站了起來，部分甚至還恢復(fù)了走路等生活能力。

相較于腿，手的運動就要精細很多了。EEG是將電極貼在頭皮上來收集神經(jīng)信號的技術(shù)，所得信息有些“粗糙”，目前的科學(xué)水平無法利用這樣“粗糙”的信息來對手的運動命令解碼。于是，有人將一個電極陣列植入患者的運動皮層，直接記錄運動皮層的神經(jīng)活動，再對記錄的神經(jīng)信號進行解碼。利用這種技術(shù)，患者可以操控一個機械臂來完成復(fù)雜的動作（圖4）。

猜不透的心

既然讀取大腦已經(jīng)成為可能，那我們會不會進入一個不安全的時代——面臨思維被竊取的風(fēng)險呢？

大腦用電信號和化學(xué)信號來傳遞信息，這些都有實實在在的物質(zhì)基礎(chǔ)——換句話說，是可以用儀器測量的。理論上，我們可以測量、記錄大腦中每一個神經(jīng)元的活動狀況，以及神經(jīng)元連接的情況，然后通過對這些數(shù)據(jù)的解析，探知你此刻在想什么。怎么樣，你是不是有點兒感到隱私被暴露的恐慌？

這當(dāng)然是嚇唬你啦！所謂記錄大腦中每一個神經(jīng)元的活動、解析所有的數(shù)據(jù)，只不過是一種理想化的設(shè)想。首先，目前并不存在十分完備的全腦記錄技術(shù)。像《給大腦來點刺激》中提到的植入大腦的創(chuàng)傷性電極，目前最多只能同時記錄幾百個神經(jīng)元，少的只能記錄幾個。而無創(chuàng)的技術(shù)，如上文提到的EEG、fMRI，還有內(nèi)源光成像等技術(shù)，只能記錄腦區(qū)的活動狀況。其次，即使記錄手段達到要求，我們對大腦的認識水平也不足以支持對這些數(shù)據(jù)的解碼。目前科學(xué)家只能解釋一幅圖片是如何進入視覺通路，又是如何在大腦中被加工處理的，對“你是怎么意識到自己看到了這幅圖”，則停留在猜想階段。

仔細看看前文的實驗，你會發(fā)現(xiàn)，目前讀取大腦的技術(shù)要么處于感覺層面——看到什么，要么處于運動層面——想怎么運動，卻沒有涉及更加復(fù)雜的思考過程。如果把人類的神經(jīng)模型簡化，就是感知世界（感覺）—思考（意識）—做出反應(yīng)（運動），這個邏輯鏈條的首尾兩級相對比較簡單。例如，在你視野的左上角有一個紅點亮起，該現(xiàn)象所對應(yīng)的視覺皮層區(qū)域就會活躍起來；運動皮層中某個區(qū)域被激活，你的左手小拇指就會彎曲起來……這種一一對應(yīng)的關(guān)系，令解讀感覺和運動的信息相對較為簡單。而關(guān)于“意識”，我們目前并不知道哪個腦區(qū)能為之負責(zé)，只知道一些較為復(fù)雜的思考過程是在前額葉完成的，但并不清楚具體的工作機理。因此，當(dāng)你產(chǎn)生一些復(fù)雜的想法，如“好餓，真想吃蛋糕。抹茶的好吃。放學(xué)了我要去買一個。長胖了怎么辦……”時，別人是不管用什么手段都沒法知道的。即使用上前文提到的解碼夢境的模型，也最多只能解碼出“食物”這點兒念頭而已。

意識究竟是什么，究竟在哪兒，大腦是怎么產(chǎn)生意識的？我們對此還沒有清晰的概念。猜心就此止步，你的大腦仍是安全的。但科學(xué)家認為，未來科技有希望弄清這些問題。也許到那時，解讀人腦就不是什么難事了。