我看见的世界(26)_李飞飞

二六

　　正如加勒特跟我解释的那样，我们的项目基于休伯尔和威塞尔有关哺乳动物视觉皮质的开创性工作，希望可以取得突破性的进展。我们按照原实验的方法，在猫的眼前投射图像，然后分析其神经元反应。不过，由于技术上的巨大进步，我们可以开展更加深入的研究。我们投射的不再是孤立的线段，而是全动态视频片段。我们也不仅仅研究视频激发的大脑活动，而是尝试从内部重构引起大脑活动的图像。

　　对我来说，这段经历之所以如此独特，是因为当时的环境。实验室刚成立不久，由一位年轻的助理教授负责管理，而我和另一位本科生与博士后加勒特一起担任辅助角色。虽然这个项目人手不够、资金不足，但也难得地没有受到过多的限制。因此，我在资历远远不够的情况下承担起了一名研究科学家的责任，这一切都令我感到兴奋。我的工作包括从零开始搭建实验仪器：研究硬件设备、寻找合适的电极、选购放大器和扬声器（以便听取它们的输出），然后把所有东西从头到尾组装到一起。工作节奏很快，经常会有压力，但从不枯燥。

　　然而，知识探索并不是我生活的全部。

　　“呃，飞飞？”实验室的电话响了，加勒特用熟悉的语调叫了我的名字，“我觉得是你……妈妈？”他低声说，一只手捂着听筒。

　　“谢谢。”我接过电话。

　　“嗨，妈妈。”我切换成普通话轻声说道，“嗯？对，她想知道——不是，妈妈，我的意思是——不是，不是……”

　　于是，我再次在电话中接待了一位身处北美大陆另一头的顾客。

　　“让她接电话，好吗？好，谢谢。”

　　“你好，罗素太太。”我又切换成英语，“听起来您很担心亚麻布的问题？是的。是的，没错。应该没问题。让我妈妈接电话吧，我告诉她。谢谢您，您也是。”

　　如果说我曾经担心这次的西海岸冒险会让我忘乎所以，那么这样的时刻总能让这种担忧烟消云散。我不得不随时放下手头的一切工作，去跟客户保证他们的衣物不会缩水。这可以帮助我保持脚踏实地的状态。

　　※

　　即便是在移动设备、宇宙飞船和粒子加速器等各种先进设备飞速发展的时代，大脑仍然是已知宇宙中最复杂的物体。它超越功能最强大的超级计算机，而一切活动都发生在以立方英寸为单位计算的微小空间内，能量来源只不过是我们每天消耗的卡路里的一小部分。当我们窥探大脑的褶皱时，会更加感叹这个器官的神奇。

　　尽管构成大脑大部分结构的神经元相对简单，但大脑也许是最能充分诠释“量变引起质变”这一公理的例子。当神经元以千亿计的数量级复制，当它们之间的连接达到10的11次方时，质变就发生了。物质变成了思维，产生了爱、喜悦、悲伤、愤怒、恐惧和欢笑，也造就了我们在科学、艺术、音乐和数学等方面的能力。

　　有了大脑，我们可以辨别颜色，一些人成为艺术家，一些人成为评论家，还有数十亿人成为鉴赏家。大脑的灰质不仅可以解读听觉振动，还可以唤起创作歌曲的灵感，珍惜聆听音乐的体验，甚至回忆起跟朋友第一次在收音机上听到一首歌时的场景，记忆的细节之清晰，铭心刻骨。这一奇特的解剖结构完全由有机化合物组成，终生被困在头骨的黑暗之匣中。正是因为大脑，我们所珍视的一切生命体验才成为可能。

　　以前从未接触过神经科学的我被大脑的奥妙深深吸引，无法自解。如此微不足道的成分怎么会产生如此深奥的事物？这个问题深深地冲击着我，渗透到实验室工作的方方面面，让原本复杂、乏味的工作变得令人振奋。

　　具体来说，我们的研究目标是通过一个看似简单明了的问题来探索感官信息的处理方式：如果给一只猫播放一连串精确控制的视觉刺激（我们播放的是简短的自然风景片段），我们是否能够只利用猫大脑中检测到的信号来重建这些片段？

　　为了找到答案，我们将目光投向了视觉皮质中被称为“外侧膝状体核”（lateral geniculate nucleus，LGN）的部分。外侧膝状体核是视神经和大脑内更高层次处理过程之间的中转站，研究发现，它能够影响视野内注意力的集中，并跟踪刺激随时间的变化。在我们的实验中，外侧膝状体核还提供了一组可访问的神经元，我们可以将其与视网膜的相应区域联系起来。换句话说，外侧膝状体核位于眼睛感知和大脑理解之间，我们的目标是解码在其中传递的信号。

　　不管怎么说，理论上是如此。然而，实际情况更为复杂。举个例子，能够探测大脑皮质的电极非常薄，只有微米数量级，相当于一根头发丝的大小。为了将电极精准地置入猫的大脑中，我们依靠一种机械辅助装置，缓慢而准确地进行操作。电极的输出端连接了一个放大器，将原始电信号转换成可听的形式，并通过扬声器播放出来。然后，我们将数据输入一台运行专门信号处理软件的计算机，进行后期分析。慢慢地，一切都准备就绪。最后，在经历了一系列的构建、验证和再验证后，一个出奇精密的仪器终于可以运行了。我们调暗灯光，打开投影仪，连接电极。

　　“大家都准备好了吗？三…… 二……”

　　直到现在，接下来的经历仍然难以用语言表达。

　　“……一。”

　　随着开关的拨动，扩音器里传出一阵噼里啪啦的声音。刚开始是一片混乱，甚至有点儿吓人，但这些噪声逐渐呈现出微弱的秩序感，尤其是当我们能够将屏幕上的图像与听到的声音联系起来时，我们开始听到一种有节奏的嗖嗖声，这种节奏很快就变得清晰可辨。我们常常一听就是几个小时，中间稍微调节投影的视觉效果，全程密切关注声音的变化。随着时间的推移，模式开始浮现出来，每个看似统一的神经元群都显示出了独特的音调和特征。我们手头有很多数字工具，从这一点来说，这种程度的实验似乎并无必要。但它帮我们训练了耳朵，培养了直觉，让我们跟研究建立了深刻的联系（是动手实验，而不是单纯的分析）。这感觉就像纯粹的科学。

　　当结果逐渐显现时，我们的兴奋之情溢于言表。令人惊讶的是（至少对我来说），我们的方法真的奏效了。通过运用一些信号处理技巧，我们成功重建了在猫眼前投射的视频（尽管稍显模糊），而这一切只不过是利用了在猫的大脑中截取的信号。当然，任何实验都存在许多局限，但我们对视觉神经元如何对刺激做出反应有了真正的、功能性的理解。我们记录了整个实验过程，将结果制成表格，并提交了一份草案供同行评议。不到两年，我们的研究成果就在《神经科学杂志》上发表了。对一个新手团队来说，这相当不错。

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