计算机“破译”大脑！荷兰“读心术”技术取得重要进展

荷兰奈梅亨大学的一个研究团队使用形状识别和算法训练相结合的方法，来理解观看字母导致的功能性核磁共振成像（FMRI）信号的变化。

顶部是原始的视觉输入，下面是通过功能性磁共振成像数据重建的图案。

这个团队能够解读研究参与者大脑内部的感觉信息。论文的合著者Marcel van Gerven说道：“从根本上说我们是在解读感知。”他们的技术依靠的是拦截枕叶的视觉刺激，枕叶是大脑后部的视觉处理中心，其中与视网膜的数据存在着一一对应的关系。

研究的参与者在进行功能性核磁共振成像扫描时，观看屏幕上闪烁的一系列字母。屏幕上展示出字母B、R、A、I、N和S的不同手写版本，此时核磁共振成像扫描仪会监测枕叶中的反应。研究人员通过观察枕叶中的体素如何对视觉刺激做出反应，他们能够使他们的算法识别参与者已经观察到的形状。

他们的研究是建立在之前研究的基础上，但是关键的是他们并非依靠对比一系列照片中的功能性核磁共振成像模式。研究团队表明，他们不需要专门训练的算法就能够通过核磁共振成像数据重建那些字母。van Gerven谨慎的指出，这与阅读一个人的想法是不相同的。虽然众所周知枕叶对外部刺激做出反应，因此能够解读感知，但不为人所知的是，想象相同的刺激也会对枕叶产生作用。

van Gerven说道：“如果我们想象一张精神意象也会激活这些区域吗？如果会的话，那么就有可能对它们进行解读。”2006年的一项研究暗示这种情况或许存在，这就表明使用枕叶的数据也能够重建想象的模式。van Gerven声称，这仍然是一个有待解决的问题，这个问题有希望很快获得答案，因此我们能够创建一个心灵感应的未来。

“读心术”机器人 你想做什么它全知道

美国康奈尔大学的研究人员已经开发了一种机器人，能预测用户下一步想要做什么。利用这一技术，如果用户希望在炎热的夏日要一杯冰饮料，那么机器人就会将其送到用户手中。

这一拥有“读心术”的PR2机器人由Willow Garage设计，配备了微软的Kinect 3D摄像头，能够分析用户的肢体运动。随后，机器人将在家居活动数据库中进行搜索，判断用户下一步想要干什么。

例如，当用户吃完晚餐，想要将剩下的饭菜放入冰箱。在这样的情况下，机器人将看见用户拿起饭盒等容器，随后将帮助用户打开冰箱门，因为这样的动作下一步很可能发生。此外，机器人还有可能帮助用户倒掉啤酒或咖啡，或是将用过的餐具撤下。

康奈尔大学计算机科学教授艾舒托什·萨克塞纳(Ashutosh Saxena)表示：“我们总结了人们活动的一般原则。喝咖啡是一种重要活动，但其中可以分解为几个部分。”康奈尔大学的科学家表示，这一机器人对1秒后用户行为预测的准确率达到82%，对3秒后和10秒后用户行为预测的准确率分别为71%和57%。

塞克塞纳表示，下一步将是改进机器人做出预测之后的反应。他表示：“未来在于研究机器人如何计划行动。目前我们让机器人做出的反应是机械的，但应当有一种方式，让机器人自行了解如何做出反应。”

核磁共振发现：大脑可将往事栩栩再现

大多数人会迷失在栩栩如生的回忆中，现在科学家已经证明可将回忆变得如同真实发生的事件一样。本项研究使用了核磁共振成像扫描技术，可将我们曾经经历过的事件变得记忆犹新。脑部扫描显示脑部中的记忆存在如电路般类似的循环，曾经的经历可通过循环被打开。通过核磁共振成像仪的扫描，志愿者脑部记忆的电影会重新浮现，就像是刚刚看过般历历在目，使得回忆变得如此生动。

科学家们发现真实经历和记忆中的版本存在惊人的相似之处，存在91%的相同大脑循环兴奋。研究人员认为我们的研究已经确认了在初步感知时期，复杂的记忆涉及到了整个大脑重复性活动模式，这项研究有助于解释为什么栩栩如生的记忆可以感受得如此真实。根据参与本项研究的首席研究人员布拉德·布克斯鲍姆博士（Brad Buchsbaum）介绍：“当我们在脑海中重复回忆一段曾经历过的事件时，就会感到像是回到了那个瞬间，重新体会了那一刻的感受。”

研究人员发现从神经水平的角度看，大脑中留存的栩栩如生记忆和真实的经历在都存在惊人的相似之处，虽然它们并不是通过大脑中某种模式进行完全复制。这两种认知方式在大脑中不以相同的机制运行，甚至最栩栩如生的记忆也不会将我们欺骗。科学家通过对20个健康成年人进行记忆片段与真实经历实验，年龄范围介于18岁至36岁之间。

试验过程中，让他们浏览12个视频片段，每个片段为九秒钟。视频中播放的剪辑为音乐、人的脸庞、各种表情、动物以及户外风景等。研究人员告之参与试验的志愿者，需要密切注意每个视频，可重复播放27次，并通知志愿者在视频播放结束后需要对视频内容进行回忆性测试。最后，研究人员从参与试验的初始小组名单中挑选出九位志愿者进行若干星期的加强固化和结构性记忆训练，在脑中对首次见到的画面重复性的回忆。

在训练结束之后，该志愿者小组被要求再次在心中重复播放每个视频的片段。布拉德·布克斯鲍姆博士研究小组根据核磁共振的图像发现在生动的记忆中真实经历所承载的大脑活跃模式存在91%的共同之处，科学家将其称为热点，发生于大脑皮质区，这里被认为是负责记忆、注意力、感性认识、思想、语言和意识的区域。

破除大脑屏障 批量打造天才人类

一顶创造力之帽能短时间内让你从心态、偏见、创造力的心理障碍中解脱出来。Creativitycap.com网站上的这些话代表的是神经系统科学家艾伦·施耐德的观点。施耐德想象我们所有人都拥有未开发的认知能力，通常只能在那些学者个体中出现，而且达到他们的程度或许只需要给大脑通一点电流。

这听起来有点像一个迈克尔·克莱顿的阴谋，但是澳大利亚悉尼大学的施耐德说他一点也不奇怪在20年内出现一个创造力之帽的原型。他的研究表明大脑刺激能够改善人们解决困难问题的能力。但是施耐德对于发现的阐述仍然是有争议的，使用大脑刺激来提升思考能力的科学仍然处于早期阶段。澳大利亚福林德斯大学心理学家Robyn Young已经尝试在重复施耐德的早期试验，她说到：“我认为它有点像一个雷区，我完全不确定这种技术的发展是否能够把它转变成一种更加准确的科学。”

施耐德长期以来一直都着迷于那些博学的人，他们患有发展性的大脑混乱（通常称为孤独症）或者受到大脑伤害但却在特定的领域展现出超强的能力，比如说数学、艺术或者音乐，能力远超常人。金·匹克为达斯汀·霍夫曼的电影《雨人》中的角色提供了灵感，他就是一名能够在阅读之后过目不忘的学者。但是他患有一种严重的精神疾病让他无法进行简单的事情，比如说系纽扣。威斯康辛州物理学家和学者专家达罗尔德·崔佛特把金·匹克这样的能力描述为一种与全部障碍形成鲜明对比的精神孤立。其它的学者则是在经历了严重的大脑伤害或者疾病之后获得了他们的能力。而且已知的是患有痴呆症的病人会突然表现出艺术或者音乐才能。

崔佛特称有时候也有可能让其他正常人类拥有学者的能力。但是那种学者享有的“特权”只能处理低水平的少量信息。在正常人的大脑中，自上而下的控制会抑制我们大脑获取的原始数据的阻塞，让我们把注意力放到主要部分。施耐德说到：“我们都拥有那种信息，但是我们的大脑会有意忽视它。”他认为借助大脑刺激有可能暂时性移除那种精神抑制而且开启我们体内的专家。《Neuroscience Letters》上发表了他们最近的研究，施耐德和研究生Richard Chi测试了人们在一种名为九点难题的的几何谜题上的表现。

这个谜题的目标是只用四根直线来连接所有的九个圆点，而且要一笔画出不能重复。这是一个经典的难题，一个世纪以来研究人员们一直都给予人们这个测试，但是在大多数试验中，没有参与者能够解答，即使是拥有足够的时间和多次尝试。施耐德和Chi让他们的测试者佩戴一个电极帽之后尝试解答这个难题。几分钟后半数测试者受到了刺激而其他一半测试者没有进行刺激，受刺激群体中超过40%的测试者解决了这个问题。谈论起来都说是突发灵感。

这种技术被称作经颅直流电刺激（TDCS），通过海绵上的一对电极为头皮通上微弱的电流。这种广泛使用的技术被认为是安全而且副作用小。其它研究人员已经展示了对其它大脑区域使用同样的方法来进行认知改善，但是施耐德和Chi是第一次使用刺激来模拟学者的大脑生理机能。大脑伤害导致的孤独者、左额颞叶失智症和学者候症群一直都与大脑的左半球缺乏有关。在大多数人中占支配的左脑与语言和理性有更重大的联系，而右脑在视觉和艺术能力上扮演了一个更重要的角色。科学家认为学者左脑功能的局限性在右脑得到了补偿。在施耐德和Chi的研究当中，他们借助刺激来抑制左前额叶的大脑活动的同时刺激右前额叶的活动。

通常我们解决难题的方法在我们早期的经历中已经成型，这样就更难以想出新方案。在之前的一项研究中，施耐德和Chi测试当受试者进行“火柴棍算法”的时候，他们的大脑刺激方法是否能够让人们更富有洞察力，受试者被给出了用火柴棍摆出错误的罗马数字等式，而且通过移动一根火柴来让这个方程式成立。解决每一个火柴棍问题需要一个不同的策略，而且他们发现那些受到大脑刺激的人解决的更快。

施耐德的早期研究使用了磁力而不是电流刺激来尝试获得学者能力。但是截至现在，施耐德研究中能够被复制的并不多。澳大利亚心理学家Robyn Young在2004年做了一项研究，调查了磁性刺激在学者技能上的刺激效果，比如说绘画、记忆、数学运算和日历计算。17名测试者当中有5名的改善是很明显的，但是大多数发现在统计学上并不显著。后续的一项研究并未成功展示刺激的任何效果。Young认为大脑刺激改变大脑认知的想法似乎是可信的，但是有如此多的变量存在。比如说刺激哪里、效果持续多久，但她放下了这个工作继续从事其它的研究。

假如一顶创造之帽变得可用，它会带来许多问题。我们能够真正得到智力相等的免费午餐而不会在思考的其它区域出现弊端吗？或许重复使用会导致天才效果的减弱。随着任何形式的认知放大，也会出现道德伦理问题。总之正如Young所提出的：“如果每个人都能演奏出美妙的音乐或者成为才华横溢的艺术家，就会使差异性最小化。”