Jack Gallant坐在自己位于美國加州大學(xué)伯克利分校的實驗室里，聚精會神地盯著電腦屏幕，試圖解碼某個人的思維。

電腦屏幕的左邊是一些電影短片——Gallant在對研究參與者進行腦部掃描的同時，放映這些影片。而屏幕的右側(cè)，計算機程序正在分析大腦掃描的數(shù)據(jù)，以推測參與者所看到的是哪一個影片。

Anne Hathaway的臉出現(xiàn)在了電影《新娘大戰(zhàn)》的片段上，畫面中她正與Kate Hudson熱烈地交談。計算程序明確地將這一場景與“女人”和“交談”起來。另一個剪輯，是展現(xiàn)了水下野生生物生活場景的紀錄片。在畫面從*個剪輯跳動到第二個剪輯時，該程序不斷“掙扎”，zui后不確定地提出了“鯨魚”和“游泳”等文字。

其實畫面中出現(xiàn)的“是一只海牛，但是電腦程序不知道這是什么。”Gallant說。因此研究人員還需要通過向該程序展示圖像和電視片段觸發(fā)的一系列大腦活動模型來培訓(xùn)以形成這個程序。他的計算機程序曾經(jīng)遇到過大型水棲哺乳動物，但是沒遇到過海牛。

現(xiàn)在，世界各地的研究團隊正在試著使用類似技術(shù)解碼腦部掃描，從而破譯人們看到了什么、聽到了什么、感覺到了什么，甚至夢到了什么。

有媒體報道稱，這些技術(shù)將讀心術(shù)“從幻想變成了現(xiàn)實”，并且“有可能會影響我們做事的方式”。一位倫敦的經(jīng)濟學(xué)家甚至推測將來科學(xué)家們能夠通過大腦掃描了解人們的心理活動。

雖然有公司開始使用市場調(diào)查和測謊儀等方式解讀大腦，但是科學(xué)家更傾向于使用相關(guān)技術(shù)探索大腦本身。Gallant和他的同行們正努力挖掘不同大腦模型背后的共同模式，希望能找出大腦用來感知外界的編碼和算法。他們希望這些技術(shù)可以告訴他們管理大腦組織的基本原則，以及它是如何編碼記憶、行為和情感的。

超越生物學(xué)

解碼大腦的提議始于大約10年前。當時，神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家認識到，他們使用功能性磁共振成像（fMRI）得出的腦部掃描中存在許多未開發(fā)的信息。為了分析腦活動模式，科學(xué)家將大腦劃分成不同立體像素——像素的三維等價物，并主要致力于解答哪些立體像素zui能反映刺激。zui終研究人員總結(jié)出哪些區(qū)域負責(zé)處理面部表情。

解碼技術(shù)將審查大腦掃描中更多的信息，它們通過強弱應(yīng)答來鑒定更細微的腦活動模式。例如，之前有研究已經(jīng)證明，物體并不只被一個非常活躍的小區(qū)域編碼，它同時還被更多的分散式陣列編碼。

這些記錄被送入“模式分類器”——一種圖像或概念與模式相關(guān)聯(lián)的計算機算法。一旦該程序獲得足夠的樣本，它就能夠推斷受試者在看什么或思考什么。這些已經(jīng)超越了劃分大腦區(qū)域。而進一步關(guān)注這些模型能夠讓研究人員從詢問“在大腦的哪個部分”等簡單問題，到證明有關(guān)心理過程本質(zhì)的假設(shè)理論。美國得克薩斯大學(xué)fMRI專家Russell Poldrack表示，解碼使得研究人員能夠檢驗?zāi)切┈F(xiàn)存的預(yù)測大腦如何執(zhí)行任務(wù)的心理學(xué)理論。“有許多方法是超越生物學(xué)領(lǐng)域的，”他說。

點擊圖片查看大圖

在早期的研究中，科學(xué)家已經(jīng)能夠證明他們可以通過這種模式得到足夠的信息，來告訴受試者看到了什么類型的對象，例如剪刀、瓶子和鞋子。

不久之后，又有兩個科研團隊獨立地用它來研究人類大腦運行及管理的基本原則。那就是*的，將電極植入猴子和貓的大腦，研究它們的視覺處理系統(tǒng)的實驗。在人類大腦中，運用傳統(tǒng)fMRI技術(shù)很難觀察到微小的活動區(qū)域。但是基于fMRI數(shù)據(jù)的基本技術(shù)，倫敦大學(xué)的John-Dylan Haynes 和 Geraint Rees以及日本京都ATR計算神經(jīng)科學(xué)實驗室的Yukiyasu Kamitani相繼在2005年證明，與猴子和貓一樣，圖片的邊緣也引發(fā)了人累大腦非常具體的活動模式。

再后來，Gallant的實驗室使用了*人稱、戰(zhàn)爭題材的視頻游戲《反恐精英》，以設(shè)法驗證他們是否能夠解碼向左走或向右走、追擊敵人或開火的意圖。但是，他們只能解碼來回走動的意圖，fMRI數(shù)據(jù)中的所有其他信息則被淹沒在參與者的情緒中。

對于夢境的研究也是這樣。Yukiyasu Kamitani及其同事，讓受試者在掃描儀中入睡，然后定期喚醒他們，讓他們回想自己看到了什么。該研究小組首先試圖重建他們夢境中真實的視覺信息，但zui后依然還是需要利用各種關(guān)鍵詞。該研究預(yù)測準確率約為60%。

逆向研究

解碼大腦依賴于大腦活動和外部世界的相互關(guān)系能夠被確認的前提。而且如果所有你想要做的是使用一個簡單的腦信號來指揮一只機械手臂，那么簡單地識別這些就足夠了。但是，Gallant等人希望能做到更多，他們想要找出大腦是如何組織和儲藏信息的。

但這項工作并不簡單。每個腦區(qū)域都從其他區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中獲取信息并將它們起來，也可能會改變其表現(xiàn)方式。神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)家必須了解每個點發(fā)生的轉(zhuǎn)變是什么。但與其他工程項目不同的是，大腦不是按照一定規(guī)則被放在一起的，而是必須要對人類思維和數(shù)學(xué)模型有意義。“我們不是要設(shè)計大腦，而是要了解它如何工作。”Gallant說，“但我們確實沒有公式來模擬這類系統(tǒng)。”即使擁有每個腦區(qū)域內(nèi)容的足夠數(shù)據(jù)，研究人員也可能無法得到一系列公式來描述它們、它們的關(guān)系以及隨著時間的變化方式。

英國劍橋醫(yī)學(xué)研究理事會（MRC）認知與腦科學(xué)部計算神經(jīng)學(xué)家Nikolaus Kriegeskorte曾指出，盡管視覺系統(tǒng)是大腦中已被熟知的部分，想要了解視覺信息是如何被編碼的依然非常困難。有很多問題需要認真處理：神經(jīng)束如何描繪臉等事物、信息是如何在視覺系統(tǒng)中不同區(qū)域間移動的，以及代表一張面孔的神經(jīng)編碼是如何改變的。由下而上、從神經(jīng)到神經(jīng)來建筑一個模型過于復(fù)雜，Kriegeskorte研究小組正將現(xiàn)存的視覺模型與大腦數(shù)據(jù)相比較，以確定哪些組合zui為適合。

回到現(xiàn)實

制造一個解碼整個大腦，甚至不同時期的同一大腦的模型是非常困難的。解碼器通常以個體大腦為基礎(chǔ)，除非它們所計算的是一些二項選擇等非常簡單的東西。但是，有幾個研究小組正致力于設(shè)計一個通用的模式。“每個人的大腦有一些不同。”美國新罕*爾州達特茅斯學(xué)院的Jim Haxby解釋道。

研究模式的標準化對于許多熱門的大腦解碼應(yīng)用程序而言可能是必要的，后者可能涉及解讀人們隱藏或無意識的思想。盡管這些應(yīng)用程序還未實現(xiàn)，但已經(jīng)有公司躍躍欲試。英國倫敦大學(xué)學(xué)院的John-Dylan Haynes表示，他zui近正與戴姆勒汽車公司接洽，該公司詢問是否有程序能夠解碼市場調(diào)查研究中受試者隱藏著的偏好。他表示，理論上這是可行的，只是目前的方法可能不再適用，需要開發(fā)新的算法。營銷人員也表示：“我敢肯定，與傳統(tǒng)的市場調(diào)研方法相比，這個新技術(shù)要好得多。”