知道你在想什么，科学家是怎么做到的？

在无数个古代传说之中，都有一种能力最为人所艳羡——探知他人的思想，这可能是因为每个人都深深感受到与人交往应酬这件事的困难程度，从而把“简化人与人之间的交流”的梦想寄托于故事之中。不过，在有了诸多先进科技的今天，科学家们对人类思想的探究，也在不知不觉间被简化了。换言之，科学家们若想“知道你在想什么”，大可不必挖空心思和你交流。

大脑的“考试”——神经心理学测验

这种需要被测试者主动参与的古老测验，可谓是神经学界的“活化石”之一。尽管神经心理学测验并不能帮助科学家直观了解你心中的各种想法，但这些形形色色的测验可以在短时间内对一个人大脑完成各类型工作的能力进行评估，从而为科学研究提供便利。不仅如此，神经心理学测验有时还可以作为医生诊断疾病（主要是涉及神经系统的疾病）的有效工具。

神经心理学测验往往是建立在科学家对人脑不同部位处理工作的分工情况的了解之上，通过让被测试者完成一些非常典型的任务，记录并评估任务完成的情况，从而直观地将人脑在该方面的能力体现出来。举个简单的例子，著名的图形流畅性试验（DFT）要求受试者在5分钟内创造出尽可能多的原创性图案，而人脑负责创作图案的部位正是右额叶，因此倘若受试者在该试验中创作的图案数量较正常人明显为低，即使他的智力完全正常甚至高于常人，都可以证明他的右额叶工作不正常。从这点上来看，称神经心理学测验为大脑的“考试”也并不为过。

当然，神经心理学测验虽然简单，却是所有神经科学手段中出错率最高的一个。这一方面是因为，每个人的大脑发育都存在着差异，尽管测验在设立之初会让相当数量的正常志愿者完成测验，并藉此制定一个“标准值”，但具体到每个人，靠死板的“标准值”来衡量能力，自然便会有人不幸“中枪”；另一方面，脑内工作的分工有着非常繁琐复杂的机制，典型任务在有些时候也可能并非由脑内特定部位负责完成，这也导致了一些测验实际上是在衡量大脑多个部位协同工作的能力，而非科学家理想中的特定部位单独工作的能力。

PET——大脑活动影像化

俗话说得好，“人是铁饭是钢”，的确，人体的各个组织在工作时都是严格依赖着稳固的能量供应的，大脑更是如此。在大脑完成思考、心理活动在内的诸多工作时，都会有能量物质源源不断地运输进入大脑，防止大脑因为饥饿而“罢工”。不过在如今，大脑这种“哪里工作，就把能量运到哪里”的机制，也恰好给了科学家们一种全新的观察大脑运转和思维过程的工具——正电子发射断层扫描（PET）。

在PET过程中，最常用到的探测物质是[¹⁸F]氟代脱氧葡萄糖（¹⁸F-FDG），这种物质和人体所必需的能量物质葡萄糖十分类似，因此也会被需要能量的组织摄入。倘若大脑在完成一项思考任务，需要调动某个部位时，该部位自然会吸收并消耗血流之中的葡萄糖，以帮助自身完成工作。而在18F-FDG注射入血管之后，它也会和“正宗”葡萄糖一样，被该组织所吸收。但和“正宗”葡萄糖不同的是，¹⁸F-FDG会不断地向外界发射γ射线，因此科学家们只需要利用成像装置探测γ射线，就可以判断出当前正在吸收葡萄糖的组织，进而推断出大脑目前的思考活动。用一个颇为形象的说法概括这一过程，即为PET将大脑的思考等活动，以图像的形式直观地表达出来。

在如今的神经科学研究中，PET经常被用来观察人体在面对特定情形（如进食、服药、从事各项运动）时，大脑做出的思考和最终决策。尽管PET由于干扰因素（如大脑本身的基础活动）的持续存在，其影像可能和大脑的实际活动无法做到一一对应，但这项成像技术依然能够为直观地观察大脑活动提供便利。目前，PET几乎已经成为了神经科学研究中的“标配”设备，每年都有相当一部分神经科学研究项目依靠PET而完成。

fMRI：仅靠一张图，就能知道你在想什么

虽然PET对于神经科学而言已经是一个巨大的突破，但科学家们可远不满足于现状——因为PET需要用到放射性药物，存在辐射，而且靠PET获得的影像实在是太过模糊，有时难以对大脑的具体功能部位进行定位。这样一来，一种无辐射、成像清晰的新技术便应运而生，这就是功能磁共振（fMRI）。

fMRI本质上是常用的磁共振成像的变形，只不过在磁共振成像中，医生依靠磁场来确定分子的解剖位置，而fMRI则依靠磁场，来探索大脑的具体活动方式。在人脑进行思考等工作时，同时记录大脑各部位的解剖位置和活动情况。科学家们可以借助着fMRI的图像，直接探究人在不同环境之中的心理变化，以及心理变化所参与的生理反应。举个例子，在一项行为学研究之中，科学家一边给志愿者播放紧张度不同的音乐，一边用fMRI对志愿者大脑进行成像。结果志愿者随着音乐紧张程度的不断提高，脑内与紧张情绪有关的杏仁核在fMRI上显示的活动程度便不断提高，这恰好说明了紧张程度较高的音乐，成功引发了志愿者的紧张心理。

不过，fMRI虽然存在着诸多优点，但离完美仍存在着很长的一段距离，这可能是因为fMRI作为一项新技术，拥有着非常高的成本，并且全球范围内缺乏能够熟练掌握fMRI技术的人员。在此我们也可以期待，有朝一日fMRI能够愈发普及化、愈发被科学家乃至大众所熟知，这样的话，人们就能充分地运用科学手段，来探究人的思想和思考过程了。

发表于 2016-07-28 00:00
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