脑科学家解析梦境原理，探求读取意识的途径

虽然《盗梦空间》中对梦境的描写略有些科学依据，但以目前的技术手段尚无法实现“盗梦”的理想。

在《盗梦空间》中，盗梦专家使用一种叫做“somnacin”的药物和一台机器，将一段意识上传至某人的梦境之中。然后，几位盗梦者也跟着进入目标的梦境。盗梦者可以通过虚构的盗梦机偷取人们内心中的秘密，甚至把新的意识植入对方大脑里。那么，在现实世界里，有没有可能读取梦境，甚至植入意识的方法呢？

1 主要武器

大脑成像还原记忆

现在从外界“读取”人类大脑信息的方法首先是核磁共振成像（以下简称“大脑成像”）。科学松鼠会成员、北师大认知神经科学与学习研究所研究生陈朝说，核磁共振成像的原理是读取人类大脑活动时血流的情况，也可以说是大脑血管含氧量的情况。现在研究最多的是人类在看东西的时候大脑的反映。

那么，是说当人看一个美女的时候，大脑核磁共振图像也会出现一个“美女图”吗？当然不是。陈朝说，大脑成的像就是红一块绿一块的大脑，上面的颜色表现的是大脑血管含氧量的情况。利用多体素模式分析（MVPA）可以把人们看到的图像和大脑成像联系起来。这其实是一种机器学习的过程。

陈朝说，一般的方法是让受试者看几个图像，分别记录他看这些图像的大脑成像，通过机器分析这些成像的模式。然后再让受试者回忆其中一个图像，通过分析他回忆时的大脑成像，就可以知道他在回忆之前看到的哪个图像。这种技术的进一步进展是部分还原受试者看到的图像，比如说让他看一个建筑图，可以还原图中的天际线，但非常粗糙。

不过，陈朝表示，做梦很难研究，因为核磁共振仪的噪音和振动都很大，人很难在里面睡着，而且费用也很昂贵。

2 偷取梦境

图像嘈杂，很难提取

已经有人开始用科学仪器研究梦。美国加州大学伯克利分校的脑神经专家加兰特（Jack Gallant）在过去的15年一直用核磁共振仪扫描人的大脑。他可以把受试者看到的图像和他的大脑图像对比，建立视觉反应模型。利用这个模型，加兰特可以在受试者看一部新电影之后，通过他的大脑扫描图像重建他看到的图像，准确度也非常高。换句话说，他可以把人脑中的图像“偷”出来。

加兰特说，或许可以用同样的技术知道受试者在梦中“看”到了什么。但对“盗梦”的准确性很难有科学判断，因为只有做梦的人才真正“看”到自己的梦。

日本先进电信研究所（ATR）也在做类似的研究，他们把大脑扫描图像输入电脑，电脑会帮助分析看到不同图像时大脑扫描图像的变化。现在，该实验室的科学家已经能够通过大脑成像重建简单的黑白图像。重建人的梦境是很难的，现在他们正在研究如何从受试者的梦中取得更多有意义的信息。ATR的科学家神谷之康说：“睡觉时的磁共振图像过于‘嘈杂’，我们现在正在试图找到如何把睡觉时的大脑图像提取出来的方法。”

3 读取意识

做不到，完全做不到

陈朝说，另一种可能用来“读脑”的技术是在脑皮层表面放上若干个电极，甚至把大脑整个用一个导电膜覆盖。这两种方法都需要做开颅手术，很少有人愿意受试。所以，大多数脑电的研究还是从头皮的外部获得大脑电信号。从头皮的外部获得大脑电信号非常不精确。不过，脑电研究还是能得出一些有趣的结果，比如当人看到语法错误的时候，大脑会在平均600毫秒后生成一个正波，叫做“P600”；而在看到语义错误时，大脑会在平均400毫秒后生成一个负波，叫做“N400”。比如说看到“猫狗吃”的时候，大脑会有一个“P600”反应；当看到“猫吃狗”时，大脑会有一个“N400”反应。

还有科学家让受试者戴着电极帽，让他们看26个英文字母，纪录分别看每个字母时的脑电图，然后再让他看其中一个字母，电脑可以通过脑电图分析出来他看的是哪个字母。但这需要训练和磨合，需要相当长的时间才能做到这点。

在《盗梦空间》中，柯布可以探知比视觉更高的思维活动，比如人脑内的语言活动、做决定的过程，甚至可以“偷取”它们。加兰特说大脑在思考时是如何处理信息的还未被很好理解，更不用说“解码”了。现在，科学家还无法用仪器捕捉住一种任何大脑中的想法，哪怕是最显明的想法。

不过，现在已经有科学家尝试读取人脑中的抽象信息，德国马克思普朗克学会人类认知和脑科学学院的研究员汉斯（John-Dylan Hanes）通过建立大脑图像和人类行为之间的联系，利用大脑图像预测人的行为。在一项研究中，他可以提前7秒预知受试者决定用哪只手来按电钮。

虽然科学家们已经取得了一些成果，但像《盗梦空间》描述的那样轻松地把几个人的大脑连接起来的技术，还影儿都没有呢。

4 植入观念

“白熊效应”土法上马

现在虽然还不能“植入思想”，但已经能将一些粗糙的信号植入大脑。有一种叫“大脑起搏器”的东西，可以被植入脑细胞中，把电信号输入到大脑的某些特殊部位中。它被用来治疗癫痫、帕金森综合征等疾病，或许有一天科学家能够用它影响人们的意识。加兰特说：“要做到这件事，你必须有办法操纵特定的神经元和神经突触，这非常困难，在近期肯定不会发生。人们现在担心‘阅读大脑术’会被用来做一些坏事。这是有道理的，但还不用担心有人把坏想法写进你的脑子。”

不过，高科技不能做的事，或许可以用“土法”做到。在电影中，“侦察兵”亚瑟强调“植入思想不容易”：“我说‘你不要想一只大象’，你会想到什么？”其实，真有人做类似的实验。哈佛大学的心理学家魏格纳（Daniel Wegner）和同事们用了几年的时间做这个实验。他们告诉人们不要去想“一只白熊”，却发现人们总是会想到白熊。魏格纳发现，当人们试图压制某种思想时，会更加多地想它。魏格纳把这种现象叫做“反弹现象”，或“白熊效应”。

富于讽刺意味的是，亚瑟试图用“白熊效应”证明“植入思想不容易”，但魏格纳却利用“白熊效应”来造梦。刚开始时，他们让受试者想一个自己喜欢的人，有些人被要求想着“那个人”，有些人要求不想“那个人”。魏格纳发现，被要求不想“那个人”的受试者会更多地梦见“那个人”。所以，“不让一个人想某件事”是最好的把某件事“植入”到他梦中的方法。

【新知补丁】

彭罗斯阶梯

Penrose stairs

这是英国精神病专家莱昂内尔·彭罗斯（1898-1972）和他的儿子罗杰·彭罗斯一起设计的一种“不可能的图形”。它画在二维平面上，三段楼梯连在一起，看起来一个人可以不停地上楼梯，但却又能回到原地。彭罗斯阶梯利用了二维平面上的立体错觉，造就了现实世界不可能出现的结构。但是，有可能在三维世界里造出“彭罗斯阶梯”的幻象，方法就像在《盗梦空间》中出现的那样，断开的两段楼梯在某个角度看像是连在一起的，但实际上有很大的高度差。

需要说明的是，在三维世界里出现“彭罗斯阶梯”幻象的前提是观看者没有立体视觉，否则他会很容易看出断开的两段楼梯有高度差。幸亏《盗梦空间》是2D电影，如果是3D电影，“彭罗斯阶梯”的戏也就完全泡汤了。

“彭罗斯阶梯”不一定非得三段，一般都会被画成四段。世界上最有名的“彭罗斯阶梯”由埃舍尔绘制。其实在彭罗斯和埃舍尔之前，专门设计“不可能的图形”的瑞典艺术家路特斯瓦德（1915-2002）就曾经发现过“彭罗斯阶梯”，但那两个人都不知道他的成果。

新知专题采写/本报记者 刘铮

本专题图片均为资料图片

本专题感谢：宿长军（第四军医大学唐都医院睡眠中心负责人）

科学松鼠会

来源：《新京报·新知周刊》