鬼谷藏龍

“理解復(fù)雜的大腦與行為的聯(lián)系是一個(gè)長期的科學(xué)任務(wù)，現(xiàn)在最大的瓶頸或許是人類無創(chuàng)腦成像技術(shù)的測(cè)量精度限制?！?/p>

自古以來，預(yù)測(cè)未來運(yùn)勢(shì)一直是人類孜孜以求的目標(biāo)。從殷商的龜甲獸骨到今日的星座血型，人類似乎從來沒有放棄過這個(gè)幾乎不可能的任務(wù)。不過可惜的是，迄今為止還沒有任何一種理論或技術(shù)可以真正做到預(yù)測(cè)未來。

然而最近，來自麻省理工學(xué)院腦與認(rèn)知科學(xué)系的約翰·加布里埃利教授撰文指出，基于如核磁共振成像（MRI）等新一代無創(chuàng)神經(jīng)成像技術(shù)可能為預(yù)測(cè)個(gè)人未來行為趨勢(shì)提供新的參考。

從神經(jīng)活動(dòng)到個(gè)人行為

在過去的幾個(gè)世紀(jì)里，神經(jīng)學(xué)家通過研究一些特殊的損傷病例了解到了大腦許多腦區(qū)的功能。例如上世紀(jì)中葉，對(duì)因?yàn)槭中g(shù)切除海馬結(jié)構(gòu)而無法形成記憶的亨利·莫萊森的研究就揭開了學(xué)習(xí)記憶的形成機(jī)制。此外，對(duì)被鐵棒穿過前額葉導(dǎo)致性格大變的菲尼亞斯·蓋奇、對(duì)因手術(shù)切斷胼胝體而導(dǎo)致大腦兩個(gè)半球無法協(xié)作的“裂腦人”等案例所進(jìn)行的研究，為神經(jīng)科學(xué)勾勒出了大腦運(yùn)作的基本框架，可以說是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，大量更快、更好、對(duì)研究對(duì)象影響更小的研究技術(shù)被開發(fā)出來，神經(jīng)科學(xué)研究也開始從特殊病例轉(zhuǎn)向一般人群。數(shù)十年間，一個(gè)接一個(gè)腦區(qū)的功能被相繼破解出來。以這些工作為基礎(chǔ)，科學(xué)家得以將大腦某些特定區(qū)域和人的行為相關(guān)聯(lián)起來。舉個(gè)例子，人的前額葉和高級(jí)智力活動(dòng)密切相關(guān)，前額葉損傷的病人會(huì)表現(xiàn)出癡呆以及道德感喪失等癥狀；相對(duì)而言，前額葉發(fā)達(dá)的人則往往具有較高的智商和自制力。類似地，中腦腹側(cè)被蓋區(qū)等腦區(qū)組成的“獎(jiǎng)賞系統(tǒng)”與人的快感有關(guān)，這些腦區(qū)比較活躍的人往往更容易出現(xiàn)暴飲暴食、酗酒以及濫交等行為，反之，這些腦區(qū)特別不活躍者則更有可能出現(xiàn)抑郁癥等問題。

愛因斯坦的大腦較之常人擁有更多的溝回，這個(gè)特征在前額葉表現(xiàn)得尤為顯著。這會(huì)不會(huì)是他天才智力的緣起呢？

盡管我們現(xiàn)在還難以確認(rèn)這些神經(jīng)學(xué)特征與人的外在表現(xiàn)之間是否存在因果關(guān)系，但加布里埃利教授相信，僅僅依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)上的相關(guān)性，這些神經(jīng)學(xué)特征就已經(jīng)能為個(gè)性化醫(yī)療或教育提供重要的參考：“我并不認(rèn)為我們需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊蚬P(guān)系才能做好我們的工作——當(dāng)然，如果有的話總是最好的。現(xiàn)在的問題在于，對(duì)于許多精神疾病患者而言，幾乎沒有任何信息可以揭示哪一種療法會(huì)更加有效。而如果體現(xiàn)相關(guān)性信息可以預(yù)示何種療法最有可能有效，只要能推廣，那也是很有裨益的事情?！奔硬祭锇＠f。

無創(chuàng)神經(jīng)成像技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析

從人類意識(shí)到大腦是思維的物質(zhì)基礎(chǔ)開始，就有人試圖通過研究大腦來預(yù)測(cè)人的行為。但是大腦被完全包裹在顱骨這個(gè)“黑匣子”中，早期又沒有合適的透視技術(shù)，因此當(dāng)時(shí)人們都寄希望于通過觀測(cè)人的頭部特征來獲取大腦的信息。從風(fēng)靡于19世紀(jì)的顱相學(xué)到給死囚做“死亡面具”，無數(shù)人在這方面做了各種令人啼笑皆非的嘗試。但從20世紀(jì)中葉開始，對(duì)大腦的研究開始轉(zhuǎn)入正軌，人們意識(shí)到大腦的特征不一定能從人的外表體現(xiàn)出來，于是乎那類看臉的研究也就慢慢沉寂了。

到了20世紀(jì)后半葉，由于物理學(xué)的進(jìn)步，許多新的研究手段被開發(fā)出來，神經(jīng)科學(xué)家們從此終于可以不用開顱也能知道大腦的信息了。其中，基于“核磁共振”原理所制造的核磁共振成像系統(tǒng)（MRI）可以像X光或是CT掃描一樣“透視”大腦，同時(shí)還比它們擁有更高的分辨率且不會(huì)產(chǎn)生任何傷害。MRI目前已成為世界主流神經(jīng)科學(xué)或心理學(xué)研究機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

加布里埃利認(rèn)為，這種高性能的設(shè)備可以從人類大腦當(dāng)中分析出海量的數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)與大數(shù)據(jù)算法，就可以借助這些數(shù)據(jù)對(duì)具體個(gè)人在未來一段時(shí)間內(nèi)的心理、健康乃至行為作出預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的醫(yī)療、教育和生活指導(dǎo)。

但即便基于腦成像的行為預(yù)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)，也并不意味著人的“命運(yùn)”是被預(yù)先決定的?！跋喾?，我認(rèn)為我的工作實(shí)際上是反宿命論的。現(xiàn)在，精神病人接受治療也好，學(xué)生接受教育也好，他們所接受的這些手段對(duì)他們是否有效現(xiàn)在無從預(yù)判?！奔硬祭锇＠f，“而有效程度是由個(gè)人特質(zhì)和干預(yù)手段之間的相互作用決定的。我們希望可以通過了解何種療法或是教育手段對(duì)具體某人的效果最好，從而針對(duì)性地選擇有效的方法，而回避那些無效的?！?/p>

通過腦成像預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)與認(rèn)知表現(xiàn)

在過去幾年中，已經(jīng)有過若干試圖利用無創(chuàng)腦成像技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的研究，其中有不少都是針對(duì)成人或兒童的學(xué)習(xí)和認(rèn)知表現(xiàn)展開的。加布里埃利指出，這些研究在未來將有助于為每個(gè)人量身打造個(gè)性化教育。

在2010年到2013年發(fā)表的幾項(xiàng)研究表明，大腦背側(cè)紋狀體體積較大的人會(huì)擁有更善于掌握電子游戲技巧，而與之相對(duì)地，這個(gè)腦區(qū)受損的病人都會(huì)表現(xiàn)出不同程度的學(xué)習(xí)障礙。在21世紀(jì)初的一些研究則表明，大腦頂葉不對(duì)稱以及左側(cè)哈氏回的白質(zhì)密度較高的人會(huì)擁有較好的外語學(xué)習(xí)能力。不但如此，還有一些通過對(duì)被試者進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)的研究，更是直接將大腦的某些區(qū)域和特定的腦活動(dòng)信號(hào)與特定的學(xué)習(xí)認(rèn)知活動(dòng)相關(guān)聯(lián)了起來——這些神經(jīng)學(xué)特征可以很好地反應(yīng)一個(gè)人處于怎樣的精神狀態(tài)中。

有證據(jù)提示，大約有5%～17%的兒童會(huì)在剛上學(xué)的時(shí)候出現(xiàn)發(fā)育性閱讀障礙癥狀，這些孩子的外周器官都沒有明顯的缺陷，但是他們比其他兒童更難學(xué)會(huì)閱讀。這種現(xiàn)象存在很明顯的家族性。有一些研究指出，使用MRI掃描這些家族的新生兒大腦，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)一類特征性的電活動(dòng)。利用這些神經(jīng)學(xué)特征來預(yù)測(cè)這個(gè)孩子在8歲左右是否會(huì)出現(xiàn)發(fā)育性閱讀障礙，準(zhǔn)確率能達(dá)到81%。與此類似，有一項(xiàng)研究表明，通過功能性MR（IfMRI）檢測(cè)大腦右側(cè)額下回的活躍程度可以預(yù)測(cè)青少年（8-12歲）在接下去幾個(gè)月中的語言學(xué)習(xí)能力。無獨(dú)有偶，在另一項(xiàng)研究兒童數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家們也得到了類似的結(jié)論，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦右側(cè)海馬灰質(zhì)較大的學(xué)生在解決數(shù)學(xué)問題時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。

通過腦成像預(yù)測(cè)健康相關(guān)行為

除了學(xué)習(xí)和認(rèn)知等與大腦直接相關(guān)的信息外，通過掃描大腦所能預(yù)測(cè)的事情還有更多，其中就包括健康預(yù)期以及治療手段是否能夠生效這樣的切身大事。加布里埃利教授認(rèn)為，這些信息可以為個(gè)性化治療和保健提供至關(guān)重要的參考。

不少人都知道酒精對(duì)人，尤其是青少年身體的危害非常巨大。借助于MRI，研究人員就發(fā)現(xiàn)了不少與酗酒相關(guān)的神經(jīng)學(xué)特征。在最近幾年的若干研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)那些大腦前額葉與前扣帶回活躍度較低，而基底神經(jīng)節(jié)比較活躍的青少年更有可能酗酒，之前的研究也提示這兩個(gè)腦區(qū)和人的自制力密切相關(guān)。除了酒精的問題，研究人員還對(duì)諸如濫用藥物、暴飲暴食以及濫交等危害健康的因素進(jìn)行了分析，結(jié)果都在大腦中尋找了多處與之相關(guān)的神經(jīng)學(xué)特征。

這些對(duì)神經(jīng)學(xué)特征的分析不但可以預(yù)測(cè)每個(gè)人的健康狀況，還可以為療法的選擇提供指導(dǎo)。以抑郁癥為例，當(dāng)前的治療手段，無論是心理干預(yù)還是藥物治療，其療效和副作用都存在很大的個(gè)體差異，但傳統(tǒng)的診斷技術(shù)并不能很準(zhǔn)確地對(duì)患者的特質(zhì)進(jìn)行分析。加布里埃利相信，如果將預(yù)測(cè)神經(jīng)科學(xué)手段引入到診療中，那么這些問題就都能得到很好地解決。

這種想法并非毫無根據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，多種治療抑郁癥的藥物的有效性和大腦中一個(gè)叫做前亞屬扣帶皮層的腦區(qū)的代謝水平密切相關(guān)。有證據(jù)顯示，提升那一片腦區(qū)的活躍程度可以大大提升抑郁癥的治療效果。事實(shí)上，利用深度腦刺激（DBS）治療抑郁癥的技術(shù)就基于這些理論。在其它諸如強(qiáng)迫性官能癥（OCD）、焦慮癥、社交恐懼癥等神經(jīng)精神類疾病中，借助于MRI的個(gè)性化醫(yī)療在這些領(lǐng)域都取得了不俗的成績。

通過腦成像預(yù)測(cè)犯罪行為

至于預(yù)測(cè)神經(jīng)科學(xué)所面對(duì)的最具爭(zhēng)議的話題，可能莫過于對(duì)犯罪行為的預(yù)測(cè)。坦率地說，無論是對(duì)司法機(jī)關(guān)，還是對(duì)一般民眾而言，通過技術(shù)手段建立一套犯罪預(yù)警機(jī)制都不算是一件壞事。然而，無論是19世紀(jì)末的“天生犯罪人”假說還是20世紀(jì)初的“優(yōu)生學(xué)”，人類在這條道路上的嘗試結(jié)果非但沒能阻止或預(yù)警犯罪，而且還造成了極為惡劣的倫理困境。可想而知，將利用腦成像預(yù)測(cè)行為的思路帶入犯罪學(xué)領(lǐng)域，是背負(fù)著巨大的輿論壓力的。

許多犯罪行為都和人的沖動(dòng)性、自制力以及暴力傾向等思維活動(dòng)有關(guān)。2013年的一項(xiàng)研究表明，某些慣犯的前扣帶回活躍程度較低，而前扣帶回在處理認(rèn)知沖突的過程中具有異常重要的作用。加布里埃利認(rèn)為，這個(gè)證據(jù)對(duì)于犯罪預(yù)警具有一定的意義，因?yàn)樵撋窠?jīng)學(xué)特征與其他預(yù)警犯罪的因子（年齡，精神疾病檢測(cè)分?jǐn)?shù)，藥物濫用等）之間是相互獨(dú)立的。

對(duì)于將行為預(yù)測(cè)引入犯罪預(yù)警可能導(dǎo)致的倫理困境，加布里埃利表示：“我最感興趣的目標(biāo)還是幫助所有的孩子更好地學(xué)習(xí)閱讀與數(shù)學(xué)，幫助所有的病人更好地接受治療，我相信大多數(shù)人都會(huì)認(rèn)可我這種想法的。但重要的是，我們要利用這些信息去幫助需要幫助的人?！?/p>

當(dāng)然，加布里埃利也清楚地認(rèn)識(shí)到大腦的復(fù)雜性，承認(rèn)有些問題可能并非依靠有限的幾個(gè)神經(jīng)學(xué)特征就能描述清楚的?！袄斫鈴?fù)雜的大腦與行為的聯(lián)系是一個(gè)長期的科學(xué)任務(wù)，現(xiàn)在最大的瓶頸或許是人類無創(chuàng)腦成像技術(shù)的測(cè)量精度限制?！奔硬祭锇＠f，“這篇綜述的重點(diǎn)在于，在現(xiàn)有觀測(cè)精度與對(duì)大腦理解水平的框架內(nèi)，這類成像手段可以很好地幫助我們判斷何種方法是最為有效的。我認(rèn)為已經(jīng)有足夠的證據(jù)表明，這種想法會(huì)在不久的將來得到實(shí)現(xiàn)。