文／顾凡及
复旦大学生命科学学院教授
“读心术”这个词容易使人误会成是像扶乩、通灵术之类的骗术。其实不然。我们所感所想都是脑中大量神经细胞活动的结果，因此如果能够检测有关活动，或是由它们引起的其他身体指标的变化，并进行适当的科学分析的话，那么就有可能不用人说，或粗或细地知道人的所感所想。现代科学技术的突飞猛进，已经使“读心术”从知道人之所感向知道人之所想发展，这既因有助于侦破罪案和帮助瘫痪患者对外交流而受到欢迎，又引起了人们对于个人隐私无所藏身的恐惧。本文通过具体例子介绍科学家怎样“读心”。
《三国演义》说到蜀国投降后，司马昭设宴款待后主，后主在宴会上一点也没有表现出亡国之痛。他的旧臣正偷偷劝他，如果司马昭问他是否思念蜀地的话，应该流泪告诉他祖坟都在那儿，无日不思。后来司马昭果然又问后主想不想故地。后主就照着旧臣的话说，但是欲哭无泪，只好把两眼闭了起来。司马昭问他这怎么听上去像是学来的话？后主大吃一惊，瞪大了眼睛说：“正如您所言。”于是引起哄堂大笑。
这段故事生动地告诉我们，可以通过观察人的表情知晓人的内心，即使想装扮出某种表情，也总还有蛛丝马迹可寻。这是因为自然流露的感情和强装出来的是由不同的神经回路控制的，它们所引起的脸部肌肉活动也有所不同，所以难以逃过训练有素的检查人员的法眼。
例如，怎样区别笑逐颜开和强作欢颜呢？一个人发自内心地高兴时，脸上会出现三个明显的特征：眼旁有笑纹、脸颊上抬和嘴角上翘。尽管有些特征，例如嘴角上翘可以通过说“茄子”有意识地模仿出来，从而给一般人以笑的错觉，但是还是有些特征，例如眼角的笑纹并不能有意识地表演出来。
为什么会这样呢？这是因为控制真笑和假笑的神经回路是不一样的。真笑是由情绪中枢通过一种称为基底神经节的皮层下核团自动控制眼部和脸部有关肌肉的运动，由此产生了一张自然的笑脸；假笑则是大脑皮层有意识地通过运动皮层驱使一些肌肉收缩。
自然的笑脸需要大量肌肉做复杂的协同动作，而要想有意识地达到这一点却很不容易，就像要一位外行去演奏贝多芬的《欢乐颂》一样。这方面的证据来自一些患者。
一位右脑运动皮层处中风的患者，如果命令她笑，她只能在右半边脸显出笑意，因为这种微笑是受左半球运动皮层控制的，而中风的右脑运动皮层没办法控制左半边脸。但是看到前来探望她的亲人时，她却整张脸都充满了笑意，这是因为她控制自然微笑的基底神经节并没有什么毛病。另外一种患者正好相反。一位因小中风而影响到一侧基底神经节的患者，当亲人来探望他时，他只有半边脸在笑，而医生要他做个笑脸时，尽管不太自然，他却能满脸堆笑。
察“颜”观色尽管常常管用，但是毕竟有很大的局限性，真正用现代技术“读心”还是20世纪的事。这种技术的关键是在脑活动模式和所看的事物之间建立起对应关系。当然，第一步是要确定受试者的脑活动模式。20世纪后期以来已建立了许多这种技术，功能磁共振成像（fMRI）就是其中普遍得到应用的一种。
值得注意的是，受试者观察某个特定对象时，脑活动模式的变化并不限于一个特定部位，而要牵涉到许多部位，因此形成了某种分布模式。如果能找到这种分布模式和外界事物之间的对应关系，就有可能根据这种分布模式判断当时受试者在看什么事物。
研究人员把刺激图像和脑活动模式的数据输入计算机，让程序学会对这些数据进行分类，从而判断某种活动模式对应的是什么图像。学习的样本越多，“读心”的本领也越大。2008年计算机已经做到从120个学过的图片中，根据脑活动模式确定受试者当时看的是哪张图片。
科学家希望用这种方法不仅可以知道受试者正在看什么，而且还可能知道他正在想什么，甚至正在梦什么。不过，目前能做到的识别还很粗糙，并且这样粗糙的分类识别规则可能对不同人是不一样的，甚至对同一个人的识别结果也可能随时间变化。此外，功能磁共振成像机器庞大，设备和运行都很昂贵，受试者需要长时间待在窄小的空间里不能动弹和专心完成任务，这些都严重地限制了这一技术的使用和推广。
20世纪90年代，许多医院为了治疗药石无效的癫痫患者，只能动手术切除病灶。为了确定病灶究竟在什么部位，需要在患者脑中埋藏多达10根电极，日夜监视神经元的活动，以确定哪些部位最先发生癫痫。在等待患者癫痫发作的那段时间里，研究人员获得了千载难逢的机会，研究意识清醒的人脑中单个神经元对什么样的刺激才有强烈的反应。
研究人员让患者看演员、政治家、各界名人、动物、建筑物等的图片，同时监视内侧颞叶皮层（有许多癫痫都在此发生）的神经元。结果在一个患者的海马中找到一个细胞，它只对电影明星贝瑞起反应。这个神经元不仅对贝瑞的标准照起反应，对她在影片中扮演的戴面罩的猫女形象有反应，甚至对屏幕上显示的她的名字都有反应，而对其他人像、建筑物和动物都很少反应。也就是说，引起反应的不只是贝瑞的视觉形象，而是贝瑞这位女演员的概念。因此这种细胞被称为“概念细胞”。
概念细胞的发现给在特定条件下“读心”以新的可能性。美国科学家在一位患者的脑里记录到一个对电影演员布洛林（患者最喜欢的电影《七宝奇谋》的主演）起反应的细胞，另外还记录到一个“梦露神经细胞”。研究人员把布洛林和梦露的影像叠加在一起，当患者把注意力集中在布洛林上时，“布洛林神经细胞”的发放（即神经细胞发出神经脉冲）要强过“梦露神经细胞”。这时，科学家用一个反馈电路使得布洛林的影像更为清晰，而梦露的影像逐渐变淡，到实验结束时，显示屏上只剩布洛林的影像。患者对此感到非常高兴，她觉得是自己的意念控制了这一切，而在一旁的医生也一目了然地知道当时患者想到的究竟是谁。
科学家在患者脑中找到若干个对不同对象敏感的概念细胞后，只要监视到哪个概念细胞在猛烈发放，就可以知道患者当时在想什么。当然，这样的“读心术”只能在需要开颅手术的患者身上才能进行，另外还必须找到各不相同的概念细胞，而寻找概念细胞并不容易，也不可能找到大量形形色色各不相同的概念细胞，所以这种“读心术”也有很大的局限性。
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本文选自《科学画报》
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