我看見的世界(26)_李飛飛

二六

　　正如加勒特跟我解釋的那樣，我們的項目基於休伯爾和威塞爾有關哺乳動物視覺皮質的開創性工作，希望可以取得突破性的進展。我們按照原實驗的方法，在貓的眼前投射圖像，然後分析其神經元反應。不過，由於技術上的巨大進步，我們可以開展更加深入的研究。我們投射的不再是孤立的線段，而是全動態視頻片段。我們也不僅僅研究視頻激發的大腦活動，而是嘗試從內部重構引起大腦活動的圖像。

　　對我來說，這段經歷之所以如此獨特，是因為當時的環境。實驗室剛成立不久，由一位年輕的助理教授負責管理，而我和另一位本科生與博士後加勒特一起擔任輔助角色。雖然這個項目人手不夠、資金不足，但也難得地沒有受到過多的限制。因此，我在資歷遠遠不夠的情況下承擔起了一名研究科學家的責任，這一切都令我感到興奮。我的工作包括從零開始搭建實驗儀器：研究硬件設備、尋找合適的電極、選購放大器和揚聲器（以便聽取它們的輸出），然後把所有東西從頭到尾組裝到一起。工作節奏很快，經常會有壓力，但從不枯燥。

　　然而，知識探索並不是我生活的全部。

　　「呃，飛飛？」實驗室的電話響了，加勒特用熟悉的語調叫了我的名字，「我覺得是你……媽媽？」他低聲說，一隻手捂著聽筒。

　　「謝謝。」我接過電話。

　　「嗨，媽媽。」我切換成普通話輕聲說道，「嗯？對，她想知道——不是，媽媽，我的意思是——不是，不是……」

　　於是，我再次在電話中接待了一位身處北美大陸另一頭的顧客。

　　「讓她接電話，好嗎？好，謝謝。」

　　「你好，羅素太太。」我又切換成英語，「聽起來您很擔心亞麻布的問題？是的。是的，沒錯。應該沒問題。讓我媽媽接電話吧，我告訴她。謝謝您，您也是。」

　　如果說我曾經擔心這次的西海岸冒險會讓我忘乎所以，那麼這樣的時刻總能讓這種擔憂煙消雲散。我不得不隨時放下手頭的一切工作，去跟客戶保證他們的衣物不會縮水。這可以幫助我保持腳踏實地的狀態。

　　※

　　即便是在移動設備、宇宙飛船和粒子加速器等各種先進設備飛速發展的時代，大腦仍然是已知宇宙中最複雜的物體。它超越功能最強大的超級計算機，而一切活動都發生在以立方英寸為單位計算的微小空間內，能量來源只不過是我們每天消耗的卡路里的一小部分。當我們窺探大腦的褶皺時，會更加感歎這個器官的神奇。

　　儘管構成大腦大部分結構的神經元相對簡單，但大腦也許是最能充分詮釋「量變引起質變」這一公理的例子。當神經元以千億計的數量級複製，當它們之間的連接達到10的11次方時，質變就發生了。物質變成了思維，產生了愛、喜悅、悲傷、憤怒、恐懼和歡笑，也造就了我們在科學、藝術、音樂和數學等方面的能力。

　　有了大腦，我們可以辨別顏色，一些人成為藝術家，一些人成為評論家，還有數十億人成為鑒賞家。大腦的灰質不僅可以解讀聽覺振動，還可以喚起創作歌曲的靈感，珍惜聆聽音樂的體驗，甚至回憶起跟朋友第一次在收音機上聽到一首歌時的場景，記憶的細節之清晰，銘心刻骨。這一奇特的解剖結構完全由有機化合物組成，終生被困在頭骨的黑暗之匣中。正是因為大腦，我們所珍視的一切生命體驗才成為可能。

　　以前從未接觸過神經科學的我被大腦的奧妙深深吸引，無法自解。如此微不足道的成分怎麼會產生如此深奧的事物？這個問題深深地衝擊著我，滲透到實驗室工作的方方面面，讓原本複雜、乏味的工作變得令人振奮。

　　具體來說，我們的研究目標是通過一個看似簡單明瞭的問題來探索感官信息的處理方式：如果給一隻貓播放一連串精確控制的視覺刺激（我們播放的是簡短的自然風景片段），我們是否能夠只利用貓大腦中檢測到的信號來重建這些片段？

　　為了找到答案，我們將目光投向了視覺皮質中被稱為「外側膝狀體核」（lateral geniculate nucleus，LGN）的部分。外側膝狀體核是視神經和大腦內更高層次處理過程之間的中轉站，研究發現，它能夠影響視野內注意力的集中，並跟蹤刺激隨時間的變化。在我們的實驗中，外側膝狀體核還提供了一組可訪問的神經元，我們可以將其與視網膜的相應區域聯繫起來。換句話說，外側膝狀體核位於眼睛感知和大腦理解之間，我們的目標是解碼在其中傳遞的信號。

　　不管怎麼說，理論上是如此。然而，實際情況更為複雜。舉個例子，能夠探測大腦皮質的電極非常薄，只有微米數量級，相當於一根頭髮絲的大小。為了將電極精准地置入貓的大腦中，我們依靠一種機械輔助裝置，緩慢而準確地進行操作。電極的輸出端連接了一個放大器，將原始電信號轉換成可聽的形式，並通過揚聲器播放出來。然後，我們將數據輸入一台運行專門信號處理軟件的計算機，進行後期分析。慢慢地，一切都準備就緒。最後，在經歷了一系列的構建、驗證和再驗證後，一個出奇精密的儀器終於可以運行了。我們調暗燈光，打開投影儀，連接電極。

　　「大家都準備好了嗎？三…… 二……」

　　直到現在，接下來的經歷仍然難以用語言表達。

　　「……一。」

　　隨著開關的撥動，擴音器裡傳出一陣劈裡啪啦的聲音。剛開始是一片混亂，甚至有點兒嚇人，但這些噪聲逐漸呈現出微弱的秩序感，尤其是當我們能夠將屏幕上的圖像與聽到的聲音聯繫起來時，我們開始聽到一種有節奏的嗖嗖聲，這種節奏很快就變得清晰可辨。我們常常一聽就是幾個小時，中間稍微調節投影的視覺效果，全程密切關注聲音的變化。隨著時間的推移，模式開始浮現出來，每個看似統一的神經元群都顯示出了獨特的音調和特徵。我們手頭有很多數字工具，從這一點來說，這種程度的實驗似乎並無必要。但它幫我們訓練了耳朵，培養了直覺，讓我們跟研究建立了深刻的聯繫（是動手實驗，而不是單純的分析）。這感覺就像純粹的科學。

　　當結果逐漸顯現時，我們的興奮之情溢於言表。令人驚訝的是（至少對我來說），我們的方法真的奏效了。通過運用一些信號處理技巧，我們成功重建了在貓眼前投射的視頻（儘管稍顯模糊），而這一切只不過是利用了在貓的大腦中截取的信號。當然，任何實驗都存在許多局限，但我們對視覺神經元如何對刺激做出反應有了真正的、功能性的理解。我們記錄了整個實驗過程，將結果製成表格，並提交了一份草案供同行評議。不到兩年，我們的研究成果就在《神經科學雜誌》上發表了。對一個新手團隊來說，這相當不錯。

　　＊

學達書庫(xuoda.com)