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脑电研究以高准确度破译猴子大脑信号

2004-09-11 17:43 北京科技报 北京科技报 阅读 0
核心摘要: 美国加州理工大学科学家通过在猴子大脑皮层埋植96块电极,成功以高准确度破译猴子大脑信号,预测其动作和偏好。研究显示,在有奖赏时准确度可达88%。北京大学教授苏彦捷指出,该成果有助于理解大脑反应与行为的关系,但离破解人类思维之谜仍有很大距离,人类思维受多种因素影响,不能简单类推。

弄清自身思维活动的具体过程,一直是人类的梦想。最近,美国加利福尼亚理工大学以理查·安德森博士为首的科学家率先实现了成功“阅读”猴子的思维,在人类研究思维的征程中跨出了重要的一步。

研究小组的科学家在实验猴大脑皮层周缘区域埋植了96块电极,通过对这些电极信号的分析,能以67%的准确度预示出猴子的动作。当科学家“允诺”猴子完成指定作业有奖赏时,破译信息的准确度增长到88%。尤其值得关注的是,研究人员几乎无误地确定猴子想得到的是果汁还是普通水。这是心理学家首次以如此高准确度“破译”猴子大脑信号。

破译准确度大幅提高,是否表明人类已经掌握了打开思维之谜的钥匙?如果猴子面对更多选择,需要表现的行为更加复杂,人们还能仅通过观察脑电信号准确预测吗?对猴子思维的研究又能为人类思维研究提供哪些参考?带着这些问题,记者采访了北京大学心理系教授苏彦捷。

苏教授指出,人类思维过程受很多因素影响,对猴子的研究成果不能简单类推至人类。心理学最初研究思维时主要依靠内省法,后来研究者认为大脑生理指标的变化相对客观,可作为预测和控制行为的标准。这项研究正是遵循这一逻辑。

苏教授解释,要弄清思维过程需先了解脑功能分区。脑功能区分三级:初级区域功能单一,对应简单感觉和动作;次级区将外界信息与经验结合;三级区(联合区)负责综合处理信息。猴子选择果汁或水的试验看似简单,但得到目前结果已相当不易,想由此延伸理解人类思维更非易事。

“人类的思维过程受很多因素影响,例如一个人走进饭店选择饮料时,品牌印象、饭店种类、天气冷热等都可能制约选择,思考过程并不简单。”苏教授举例说。

“大脑在功能上是一对多和多对一关系的结合体。一个功能可能由多个区域管理,而某个区域又可能同时管理多项功能。外界刺激变化时,大脑可能出现生理指标变化,但得到直接因果对应关系并不容易。即使能模拟出生理反应,也不一定能直接得到对应的行为反应。”

苏教授表示,这项研究能帮助理解特定刺激下大脑可能做出的反应及其与行为反应的联系,但离破解思维之谜还差很远。大脑作为一个整体,不仅包括神经元活动,还有整合能力,如情绪等灵活变化的东西难以琢磨。想要将还原过程逆推回去,中间要走的路很长。

随着技术发展,用于脑电记录的电极数量不断增加,这是否能提高了解大脑的精度?苏教授认为,电极数量增加会提供更多信息,许多研究者已采用256导电极脑电仪测试。但由于人脑特殊性,这些信息仅能证明行为与脑活动的相关性。理解人的思维和行为需通过多个层次和角度,仅从单一指标难以看清。解决大脑问题需通过不同途径验证。目前脑电数据虽能说明许多区域的活动情况,但对联系方式的信息仍然有限。

不过,通过脑电研究仍有希望得出概率性推测。记录行为反应时大脑变化的分布图可能有重叠。在对猴子的研究中,假设记录中高峰点可以分开,可初步判定一个波峰可能表明大脑中有要果汁的意图,另一个波峰则可能表明要其他饮料。但在目前技术条件下,只有在行为简单且进行大量统计时,才能得到概率性推测。这种推测在逻辑方向上是正确的,但对于人类思维,还远远达不到所需精度,只能在科学实践中逐步提高。

摘自[北京科技报]

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