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用一把简单的秤,你能否称量大脑活动变化?一位19世纪科学家在这方面的工作,给了现代科学家以启迪。
在一间摆着各种奇异仪器的宽大实验室里,一位留着胡子的科学家正在打理仰卧在一张床上的一名男子。这张床有些奇怪,它看上去更像是跷跷板。科学家调试一下床这头的阀门,又调整一下床那头的平衡物,但目光始终没离开转筒上展开的一根跳动的线。如果他的想法没错,线的跳动就反映了这名男子的思绪起伏。
这个名叫安格鲁·莫索的科学家,也许会把自己的这个装置称为“灵魂之秤”。但实际上,他的兴趣是出于纯粹的科学。在大脑成像仪问世之前100多年,这位19世纪生理学家显然就已找到一种方法:运用一把简单的秤,称量神经活动变化。直到最近,由于对莫索这一实验的了解太少,科学家一直无法确知他的思路是否可行。现在,他的原始草稿终于浮现,这能否揭示他的实验是否有效呢?
这类头骨缺陷很少见,所以莫索也寻找其他方法测量头骨完整者的相同大脑活动。其结果就是他的“灵魂之秤”。1890年的一本书籍——《心理学原则》中,对这种“秤”有简短的描述:它是一张“精细平衡的桌子”,随着进入大脑的血流量增加,桌子向接受测量者头部所在端倾斜。然而,莫索自己对这一实验的记述却未得到广泛报告,并且很快就失传了,这就意味着现代人很难搞清“灵魂之秤”是否正如《心理学原则》中所描述的那样工作。
100多年后,上述理念却抓住了英国瑞丁大学“合成神经科学与神经动力学中心”科学家戴维·菲尔德和劳拉·茵曼的想象力,他们决定依据《心理学原则》一书中的描述建造一部“灵魂之秤”。它基本上就是一根杠杆:一名志愿者躺在上面,整个装置被调试,直到引力中心正好位于支点上方,从而使得整个装置能回应随着血流进出头部而发生的很小的重量变化。
菲尔德和茵曼很快就发现,他们的装置过于灵敏,总是倒向一端。他们首先想到的是,这种装置永远不可能达到水平平衡。但他们并未放弃,而是尽力补救。他们让这个装置稍稍向头颅所在那一端倾斜,以便它靠在一部电子秤上面,电子秤同时测量正施加给“灵魂之秤”的微妙力量。
上述学者的论文中,包括莫索讲述的他针对乔乔和他的一名22岁学生的“思想称重”实验情况的译文。例如,他报告说,一次警报声增加了进入志愿者大脑的血流量。在后来的实验中,他让志愿者阅读报纸、小说和哲学文章段落,并且报告说秤在志愿者读哲学文章时倾斜最快,而哲学文章显然在这三种文章中最难读。
尽管有这些讲述,上述学者却无法确定莫索的“灵魂之秤”精度如何。但这并不重要,重要的是莫索开了大脑活动研究的先河,同时又考虑到了现代神经成像专家所面临的问题。例如,今天的科学家在运用磁共振成像仪时仍然需要考虑由心跳和呼吸引起的振动,并且他们也需要像莫索那样让“信噪比”最大化。莫索还有一点很了不起:他在做结论时考虑到了性别、年龄和教育背景等因素。莫索的“灵魂之秤”目前存放在都灵的“科技档案馆”里,科学家准备围绕它办一次专门的展览。
耐人寻味的是,虽然有了不少进展,但现代神经成像学家依然能够从莫索那里学到不少东西。菲尔德指出,通过比较大脑不同部位的充氧血和去氧血的相对分布,磁共振成像仪能让你看见大脑的哪些部位更忙碌。但与“灵魂之秤”不同,它不能揭示总血流量变化,因此不能表明哪种情况要求大脑总体上更努力工作。“灵魂之秤”在研究医药方面也有用场。试想,有一种药物可能影响大脑血流量,磁共振成像仪不能查明这方面情况,但“灵魂之秤”却能。
菲尔德也在考虑用改进的“灵魂之秤”研究另一个问题。如果让支点纵向移动,“灵魂之秤”或许就能测量两个大脑半球的活性差异,这有助于解决“左脑”和“右脑”是否在某些任务中更活跃的问题。菲尔德不知道这一想法是否可行,但他决心尝试。他说:“做科研这些年来我发现,不尝试你就不知道。”
莫索对此无疑会认同。然而,当初他在实验室里捣腾时,不可能想象到自己的先驱性工作将会带来的后续性进步,也不可能想象到后人会竭尽全力重建他在100多年前发明的“灵魂之秤”,并且在其中获得可引发技术革命的种种启迪。
在一间摆着各种奇异仪器的宽大实验室里,一位留着胡子的科学家正在打理仰卧在一张床上的一名男子。这张床有些奇怪,它看上去更像是跷跷板。科学家调试一下床这头的阀门,又调整一下床那头的平衡物,但目光始终没离开转筒上展开的一根跳动的线。如果他的想法没错,线的跳动就反映了这名男子的思绪起伏。
这个名叫安格鲁·莫索的科学家,也许会把自己的这个装置称为“灵魂之秤”。但实际上,他的兴趣是出于纯粹的科学。在大脑成像仪问世之前100多年,这位19世纪生理学家显然就已找到一种方法:运用一把简单的秤,称量神经活动变化。直到最近,由于对莫索这一实验的了解太少,科学家一直无法确知他的思路是否可行。现在,他的原始草稿终于浮现,这能否揭示他的实验是否有效呢?
这类头骨缺陷很少见,所以莫索也寻找其他方法测量头骨完整者的相同大脑活动。其结果就是他的“灵魂之秤”。1890年的一本书籍——《心理学原则》中,对这种“秤”有简短的描述:它是一张“精细平衡的桌子”,随着进入大脑的血流量增加,桌子向接受测量者头部所在端倾斜。然而,莫索自己对这一实验的记述却未得到广泛报告,并且很快就失传了,这就意味着现代人很难搞清“灵魂之秤”是否正如《心理学原则》中所描述的那样工作。
100多年后,上述理念却抓住了英国瑞丁大学“合成神经科学与神经动力学中心”科学家戴维·菲尔德和劳拉·茵曼的想象力,他们决定依据《心理学原则》一书中的描述建造一部“灵魂之秤”。它基本上就是一根杠杆:一名志愿者躺在上面,整个装置被调试,直到引力中心正好位于支点上方,从而使得整个装置能回应随着血流进出头部而发生的很小的重量变化。
菲尔德和茵曼很快就发现,他们的装置过于灵敏,总是倒向一端。他们首先想到的是,这种装置永远不可能达到水平平衡。但他们并未放弃,而是尽力补救。他们让这个装置稍稍向头颅所在那一端倾斜,以便它靠在一部电子秤上面,电子秤同时测量正施加给“灵魂之秤”的微妙力量。
上述学者的论文中,包括莫索讲述的他针对乔乔和他的一名22岁学生的“思想称重”实验情况的译文。例如,他报告说,一次警报声增加了进入志愿者大脑的血流量。在后来的实验中,他让志愿者阅读报纸、小说和哲学文章段落,并且报告说秤在志愿者读哲学文章时倾斜最快,而哲学文章显然在这三种文章中最难读。
尽管有这些讲述,上述学者却无法确定莫索的“灵魂之秤”精度如何。但这并不重要,重要的是莫索开了大脑活动研究的先河,同时又考虑到了现代神经成像专家所面临的问题。例如,今天的科学家在运用磁共振成像仪时仍然需要考虑由心跳和呼吸引起的振动,并且他们也需要像莫索那样让“信噪比”最大化。莫索还有一点很了不起:他在做结论时考虑到了性别、年龄和教育背景等因素。莫索的“灵魂之秤”目前存放在都灵的“科技档案馆”里,科学家准备围绕它办一次专门的展览。
耐人寻味的是,虽然有了不少进展,但现代神经成像学家依然能够从莫索那里学到不少东西。菲尔德指出,通过比较大脑不同部位的充氧血和去氧血的相对分布,磁共振成像仪能让你看见大脑的哪些部位更忙碌。但与“灵魂之秤”不同,它不能揭示总血流量变化,因此不能表明哪种情况要求大脑总体上更努力工作。“灵魂之秤”在研究医药方面也有用场。试想,有一种药物可能影响大脑血流量,磁共振成像仪不能查明这方面情况,但“灵魂之秤”却能。
菲尔德也在考虑用改进的“灵魂之秤”研究另一个问题。如果让支点纵向移动,“灵魂之秤”或许就能测量两个大脑半球的活性差异,这有助于解决“左脑”和“右脑”是否在某些任务中更活跃的问题。菲尔德不知道这一想法是否可行,但他决心尝试。他说:“做科研这些年来我发现,不尝试你就不知道。”
莫索对此无疑会认同。然而,当初他在实验室里捣腾时,不可能想象到自己的先驱性工作将会带来的后续性进步,也不可能想象到后人会竭尽全力重建他在100多年前发明的“灵魂之秤”,并且在其中获得可引发技术革命的种种启迪。