引言

封閉的玻璃房內(nèi)，一排排黑色計算機上的藍色指示燈在詭異地閃爍著。走過超級計算機的中央控制室，我沿著昏暗且空蕩的走廊繼續(xù)前行，來到了一扇門前。我打開它，進入一個像洞穴一樣通體被刷成黑色的房間。安裝在房間四周的24 個攝像頭緊盯著我的一舉一動。兩名男子從一排顯示器后面站了起來。我知道，通過那些精密的儀器，他們可以檢測到我大腦里一閃而過的電流，可以看到我心中最隱秘的部分，可以預(yù)先知道我頭腦中的想法，也可以看到我的大腦怎么學習。他們可以評估我的智力，了解到我愛冒險的性格，識別我體內(nèi)精神疾病和神經(jīng)系統(tǒng)病變的蛛絲馬跡，并預(yù)測我在某些方面的學習能力。我是不是愛閱讀，但數(shù)學很差勁，還容易抑郁？我是不是處于帕金森病的早期階段？這些藏在個人思想深處的個性化信息對這些腦科學家來說已不再是秘密。他們正在推動神經(jīng)科學的革命性飛躍，并終將改變我們的世界。
我來這里與兩位神經(jīng)科學家見面，讓他們監(jiān)測我的腦電波，并觀察我的大腦如何學習。要想接入我的神經(jīng)回路，不再需要打開我的顱骨，也無須將電極粘在我的頭上。在我大腦皮質(zhì)深處的成千上萬個神經(jīng)元之間穿行的電流會產(chǎn)生電磁波，這種能量可以穿透我的頭皮。這些神經(jīng)元的放電活動可以被連接在我頭部的電極檢測到，并將這些來自大腦的電信號通過電線輸入計算機。在《認識腦電波》一書中，我將帶你到這個實驗室以及世界各地的許多其他實驗室，去了解當前正在蓬勃發(fā)展的這門令人振奮的新興腦科學，并追溯這一科學發(fā)現(xiàn)的源頭。
20 世紀初，對腦電波的檢測是神經(jīng)科學史上最重要的進展之一。然而，公眾對腦電波及其重要意義卻知之甚少。沒有學校傳授有關(guān)腦電波的知識。實際上，很多大學的神經(jīng)科學教科書中都沒有關(guān)于腦電波的章節(jié)。這種情況持續(xù)了將近一個世紀。但是，了解腦電波并不復雜—任何真正感興趣的人都可以輕松地理解這門新學問。但是，腦電波這個話題一直充滿爭議。20 世紀20 年代，德國一家精神病院的一位深居簡出的醫(yī)生發(fā)現(xiàn)他的病人腦中會發(fā)射電波。從那一刻起，腦電波引發(fā)了人們的驚訝和濃厚的興趣。這位醫(yī)生的秘密實驗顯示，來自大腦的神秘電磁輻射會隨著人們的思想和心理狀態(tài)而變化。今天，我們知道這些生物電波可以揭示人們內(nèi)心深處的秘密：有意識的思想、無意識的認知，以及在大腦中激蕩的情緒。
從20 世紀初科學家首次瞥見腦電波的那一刻起，它就被視為復雜而神秘的信號。至今，神經(jīng)科學家們依然在為腦電波而爭論不休。有些人對腦電波嗤之以鼻，認為它只是大腦活動時產(chǎn)生的噪聲，就像汽車發(fā)動機工作時會產(chǎn)生聲響一樣。其他人則認為腦電波是大腦在最復雜的水平下運作的方式。這些科學家認為，腦電波能解釋人類思維的許多復雜問題，這些問題長期以來一直困擾著哲學家和科學家。
盡管圍繞腦電波的起源和功能而展開的科學爭論一直沒有停止過，但是沒有人懷疑通過監(jiān)測和改變腦電波將會產(chǎn)生偉大的成果。比如，神經(jīng)科學家可以通過將腦電波輸入計算機來控制軟件、機器和假肢。通過腦電波，人和機器的融合可以達到無與倫比的水平，在感知、分析和解決問題方面都將遠遠超出計算機或人腦單獨工作時的能力。從駕駛電動輪椅到操縱無人戰(zhàn)斗機，人們可以用意識甚至是前意識來控制一切。意識和腦電波密不可分，因此現(xiàn)在界定一個人死亡的標準是看腦電波，而非心跳。再比如，心理學家通過分析一個人靜坐并神游時的腦電波模式，可以判斷此人的大腦是否正常。如果大腦的電磁振蕩不正常，那么開發(fā)人員可以用計算機編程向患者發(fā)出信號，大腦獲得這個反饋后會糾正其腦電波活動—患者不需要藥物即可痊愈。
其他科學家則使用可視化的磁性方法讀取大腦的電活動，還有一些科學家試圖將電極和計算機芯片植入人的大腦。思維和機器的融合意味著信息流可以是雙向的：既可以通過計算機產(chǎn)生的電流或電磁脈沖刺激神經(jīng)元來控制人腦功能，也可以把一個人的腦電波用計算機下載下來，并上傳到另一個人的大腦中，就像心靈感應(yīng)一樣在大腦之間傳遞信息。當特斯拉的埃隆·馬斯克和臉書的馬克·扎克伯格這些億萬富翁投入數(shù)百萬美元，開發(fā)用于商業(yè)目的的腦機對接技術(shù)時，這個一度被邊緣化的科學領(lǐng)域突然變成了主流。馬斯克聲稱，這將為人腦提供第三個層次的智能—“數(shù)碼超級智能”。這些宣言是真實的，還是虛幻的（只是為了營銷）？下面是現(xiàn)實和懸而未決的問題。
在人類歷史上，智人首先發(fā)展出提問和動腦筋的能力。但是，現(xiàn)在人類有了操縱腦電波的能力，就會產(chǎn)生許多應(yīng)用和倫理上的問題：用這種無創(chuàng)的方法將人的大腦與計算機連接起來，以了解人的大腦能或不能做哪些事情，這樣做的風險和收益是什么？這種洞察人類天生的心理極限的技術(shù)將如何影響教育和職業(yè)選擇？對于某些人來說，這項新技術(shù)可以通過電波控制思想或向大腦植入思想從而達到獨裁的目的，這讓他們深感恐懼。
所有這些能改變我們的未來、改變我們對大腦的理解的偉大科技進步都是有可能實現(xiàn)的，因為與其他身體器官不同，大腦是靠電力來運行的。腦電波這個偉大的發(fā)現(xiàn)是如何取得的？誰是第一個發(fā)現(xiàn)腦電波的人？是什么讓這些人大膽地認為電磁波可能會從人的頭部發(fā)射出去？他們以為自己發(fā)現(xiàn)了什么？其他科學家對此做何反應(yīng)？為什么發(fā)現(xiàn)人類腦電波這件事多年來一直是個秘密？為什么大多數(shù)人不知道是誰發(fā)現(xiàn)了腦電波？為什么這項工作沒有獲得諾貝爾獎？科學與世俗在有關(guān)大腦的問題上一直糾纏不清，我們只有厘清這些糾葛，才能找到前面那些問題的答案。
每當科學得以突破并開創(chuàng)新的領(lǐng)域時，奇怪的現(xiàn)象總會使人們感到困惑并引發(fā)爭議。但是，我寫這本書并非要論證我的觀點，而是想和讀者分享科學探索過程中那些令人振奮的事物，希望讀者有切身的感受，就像通過在該領(lǐng)域工作的神經(jīng)科學家的眼睛直接看到一樣。我希望為讀者提供最新的科研成果（其中有一些尚未發(fā)表），并讓讀者形成自己的觀點。當然，我會把事實與夸張區(qū)分開—大眾媒體對腦電波的炒作既浮夸又膚淺。我會科學地解釋什么是腦電波，它有什么用，關(guān)于腦電波我們知道什么，以及我們還不知道什么。我將帶你走訪世界各地的實驗室，向你介紹進行這項研究的同行，讓你了解我們所掌握的數(shù)據(jù)，讓你自己學習并得出結(jié)論。畢竟，這就是科學—一個發(fā)現(xiàn)的過程。不過，我們首先要回顧一下歷史，去尋一尋“電動大腦”的根。