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人类一直想弄清大脑内部结构,搞清楚脑子在想什么。但是人的大脑太复杂,即使整天在一起的亲人,也搞不清楚自己的看着长大的孩子究竟为什么不听话,到底在想什么。有时候说气话:恨不能钻到你脑子里去看看,到底在想什么!
由于人的大脑极端重要,打开大脑的机会只有人死了之后的尸体解剖,或者是看病的时候打开脑部治病。这两种情况,都属于不正常状态。死了之后,大脑还可以存活一段时间,但是情绪活动不正常;治病的时候,焦点在病情上,无暇旁顾。
Brain对于身体和脑部的观察,有三种医学上的方法:X-ray 扫描和CT扫描,以及MRI(magnetic resonance imaging)磁共振成像技术。
磁共振成像技术相比X线和CT扫描更为先进一些,一方面是没有辐射(no emit radiation),对身体无害;另一方面,它可以3D成像,比CT扫描更清晰显示软组织的异常,用来视觉化显示大脑组织更是比CT扫描先进。
如果你的膝盖受伤,CT扫描就看不出软组织的异常,但是用磁共振成像就可以发现你的软骨或者其它组织伤害发生的具体情况,可以让医生对症治疗。
上世纪70年代,磁共振成像技术开始医疗使用,到现在经历了飞速发展。在这方面,有二位先行者因为开创性的工作获得了2003年的诺贝尔医学奖。他们是美国伊利诺斯州大学的保罗.劳特布尔(Paul Lauterbur of the University Illinois)和英格兰诺丁汉大学的彼得.曼斯菲尔德(Peter Mansfield of the University of Nottingham, England)。
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在菲利普.罗斯早先发表的一篇磁共振成像研究报告中,提出了用磁共振成像来拓展医学之外的用途,比如检测人类思考、情绪、动机和行为的大脑结构变化。罗斯还用来设计了一个实验证明,磁共振成像技术可以用来作为高科技的测谎仪:用来检测人类大脑情绪的变化,观察大脑功能结构在特定扫描时间里的功能变化发现一个人是在讲真话,还是在说谎。
这种把磁共振成像技术不仅仅是用来作为诊断大脑疾病的工具,而是作为监测大脑功能的变化,尝试去读懂大脑,成为功能性磁共振成像技术,fMRI(the functional MRI)
换句话说,当一个人的大脑在被用磁共振成像扫描的时候,问他问题、展示图片、让他阅读片段信息等,研究人员在观察参与者大脑哪部分区域参与这些活动。当磁共振成像技术检测到在活动期间大脑血管里中流动血液中含氧量变化、葡萄糖利用等,扫描器会把这些变化和监视器传递信号。通过这种观察,可以看到大脑在参加某项活动时,大脑功能分区哪块活跃亮起来。
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讲真话和讲假话说谎,那个更费力气?通俗的说法,一个谎话九个谎话去圆谎,所以说谎话更费力。
具体到大脑功能分区,讲真话是在哪个功能区域,说谎是在哪个功能区域?作为普通人,只知道脱口而出真话或者谎话,还真不知道在大脑里的具体区别。研究人员较真,需要搞清楚:通过观察在讲真话或者谎话时大脑功能分区的活动,需要用功能核磁共振成像技术来可以回答这个问题。
核磁共振成像与测谎仪的原理不同。测谎仪的工作原理,是一个人如果说谎的时候,他的情绪是焦虑的,因次反映到情绪上会有波动,通过追踪一个人在问话或者完成任务过程中的情绪波动变化来检测是否说谎。但是,测谎仪检测人的反应有致命的缺陷,就是一个训练有素的特工可以做到有效控制情绪,即使说谎也不会让自己的情绪变化被测谎仪追踪到变化。因此,国外的法庭上对于测谎仪的结果认为不可靠,不予采纳作为证据。核磁共振成像技术不去追踪人的焦虑情绪变化,而是揭露大脑的思考过程。
研究人员假设,当一个人讲真话的时候,人的大脑一个区域会活跃因此会亮起来,这是一个讲真话的区域;当一个人说谎的时候,他需要大脑的两个区域参与活动:大脑创造谎话的区域,以及大脑知道真相并且掩盖谎话的区域。换句话说,谎话不能单独存在,包含两个部分,真相和谎话。这两个部分在大脑里是应该处于不同的两个区域,如果用fMRI核磁共振成像技术,应该可以检测到这两个区域。
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为了检验这种假设,研究人员设计了一个讲真话和谎话的实验。
经过特定的试验设计,研究人员让一部分人员说谎有利,让一部分人员不必要说谎。然后功能进行磁共振成像检测。实验设计的妙处在于:研究人员知道参与者在说谎,而参与者不知道自己的秘密已经被发现。
实验结果非常清楚:讲真话的人,只使用大脑中的一个区域,这一个区域磁共振成像面前亮起来,大脑额叶及扣带前回。(the anterior cingulate gyrus)。说谎的人,大脑的两个区域亮起来,一个是讲真话区域大脑额叶及扣带前回区域,另一个区域是背外侧前额叶皮质(the dorsolateral prefrontal cortex)。
这个实验在心理学研究上非常重要,一是证明了磁共振成像技术可以在医学研究之外发挥更大作用,可以成为一种十分简单而可靠的测谎仪,甚至可以做到法庭作为证据使用,就像DNA检测已经被法庭采用那样。第二就是这个实验让我们对大脑功能分工更拓展了人们的理解。如果直观看待大脑就是一个糊状的细胞和组织结构,事实上大脑内部有专业化分工,特殊区域完成特殊任务,每个区域被分配完成不同的工作,从人脸识别、到说话语言、到计划、和解决问题等等。
在后来心理学家的实验中,研究人员改变了藏扑克牌说谎的设计,改为通过展示给实验者人脸图片,然后测验说谎和讲真话大脑功能分区的变化。实验证实了讲真话是一个区域亮起来,说谎在大脑是动用两个区域。
大脑重量占人体重量的比重约为2%,但是消耗能量却占到身体消耗能量的20%。讲真话只动用一个区域,说谎要同时使用两个区域,说谎更费力,还不包括需要继续用谎话来掩盖先前的谎话。
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使用功能核磁共振成像技术,还可以应用在神经心理医学上(neuropsychological medicine),可以用来确定对精神病人进行确诊治疗。
通过对精神病人(schizophrenics)大脑进行成像分析,观察那部分大脑区域涉及理性思考和清晰区别事物,研究人员可以聚焦在精神病人那些最为严重的区域展开治疗。
另外十岁自闭症病人的治疗,(autism),需要诊断确定自闭症病人的那部分大脑区域负责社交活动,因为自闭症往往社交封闭。
心理学家和社会学家现在已经把功能磁共振成像技术fMRI作为读懂人类大脑的一项前沿技术,在心理学研究和社会学研究中已经普遍采用。
当然,这也是一把双刃剑:
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