美军打造读心"头盔" 无需语言手势直接大脑交流

     波佩尔说,在过去100多年里,语言实验一直遵循一个简单的方案:要求志愿者听一个单词或短句,测量志愿者的反应(比如,大声重复这个单词或句子需要多长时间),然后再证明这一反应与大脑活动的关系。尝试测量想象的语言则要复杂得多;一个开小差的思想可能搅乱整个实验。事实上,研究者们还不知道到底要在脑部的哪个区域寻找相关信号。

     波佩尔意识到,解决这个问题需要新的实验方式。他和博士生田星(音译)决定利用一种强大的成像工具脑磁图描记法(简称MEG )。MEG可获得接近于ECO G的方位信息,却无需打开志愿者的头颅,而且它比EEG要准确得多。

     波佩尔让志愿者进入一个3吨重的,用特殊合金和铜建造的房间,它的作用是阻隔地球的磁场。在房间中央是一台重1吨,高6英尺的机器,能够记录下神经元工作产生的微小磁场。研究者会让志愿者想象说一些单词,比如athlete(运动员)、musician(音乐家)、lunch(午餐)。然后,让他们想象听到的这些单词。

     当波佩尔坐下来分析实验结果,他注意到了一些不同寻常的现象。当志愿者想象单词的时候,他的听觉皮层亮了起来,在显示屏上,这个区域呈现红色和绿色。这一点并不令人惊奇;之前的研究已经将听觉皮层和想象声音联系起来。然而,当志愿者被要求想象说一个单词而不是听到单词时,听觉皮层出现了几乎一样的红、绿色模式。

     最初,这个结果让波佩尔百思不得其解。“实在太奇怪了,”他回忆说,“志愿者并没有把单词说出来,也没有听到,为什么会出现和听到单词一样的模式?”一段时间后,他想到了一种解释。一直以来,科学家们知道,脑部有一个和运动指令有关的纠错机制。当脑向运动皮层发出一个指令,比如,伸手拿一杯水,它同样会创造一个反映该动作的步骤和感觉的内部影像,叫做“传出拷贝”。这样,大脑就可以判断需要调动到的肌肉,作出适当调整。

     波佩尔相信,他看到的正是听觉皮层的传出拷贝。“当你计划说话时,在发声前首先会启动脑中负责听力的部分,”他解释说,“大脑在预计这句话听上去的效果,相当于想象中的演习。”

     波佩尔立刻意识到这一发现的重要性。如果在说话之前,人脑先要制作一份拷贝,演习一下发声的效果,那么就可能截获这份拷贝,将它翻译成可以识别的单词。正如这个研究领域的惯例,每个新发现都会带来新一波的挑战。设计一个思维头盔不但需要识别“传出拷贝”,还需要将它和大量的背景脑电波分离开来。

     过去两年里,通过教脑电波模式识别程序搜寻并识别特殊的单词和短语,祖穆拉和他的加州大学小组在这个方面取得了小小成果。庞大的M EG仪器显然不适用于战场,因此,祖穆拉的小组采用一种轻型EEG帽来测试他们的技术,在未来这种帽子可被置入读心头盔中。

     EEG帽子戴起来很舒适。祖穆拉手下的研究生汤姆·拉帕斯经常自愿担任志愿者。去年11月的一次实验中,拉帕斯穿着拖鞋和短裤戴着一个有128个电极的EEG帽子坐在电脑前。他神情专注,静静地盯着屏幕,与此同时,旁边的扩音器里传出各种军事口令。

     就在拉帕斯集中精力的时候,一台计算机记录下几百条弯曲的曲线,它们代表拉帕斯此时的脑活动。在众多的数据之中,拉帕斯希望能找到一些独特的模式,从而区别出不同的语句。

     面对如此多的信息,问题并非在于找到相似之处,而在于过滤掉无关的相似模式。一个简单的眨眼动作就可能产生大量的曲线,导致识别程序失灵。更加困难的是,从实验初期,拉帕斯就决定不仅要从听觉皮层寻找有用模式,还要从另一片脑区域寻找。

     这就给他的计算机增加了更多需要分析的数据。最终,软件只有45%的时间能够识别志愿者在头脑中想象的话语。这个结果还远远不够军用标准;在战场上55%的差错率将是致命的灾难。

     但希梅瑟并没有因此而感到沮丧。他相信心灵感应技术将迅速发展,最终运用到战场上。“当我们开始的时候,我们根

     本不知道能不能成事,“他说,”我们已经走了这么远,已经相当不错了。“波佩尔赞同说,”事实上,坦白说,现在的结果已经远远超出我的预计。“