引言

封閉的玻璃房內(nèi)，一排排黑色計(jì)算機(jī)上的藍(lán)色指示燈在詭異地閃爍著。走過超級計(jì)算機(jī)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(jìn)入一個(gè)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(gè)攝像頭緊盯著我的一舉一動(dòng)。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(xué)習(xí)。他們可以評估我的智力，了解到我愛冒險(xiǎn)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(xué)習(xí)能力。我是不是愛閱讀，但數(shù)學(xué)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(gè)人思想深處的個(gè)性化信息對這些腦科學(xué)家來說已不再是秘密。他們正在推動(dòng)神經(jīng)科學(xué)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(xué)家見面，讓他們監(jiān)測我的腦電波，并觀察我的大腦如何學(xué)習(xí)。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(gè)神經(jīng)元之間穿行的電流會(huì)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(dòng)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(jì)算機(jī)。在《認(rèn)識腦電波》一書中，我將帶你到這個(gè)實(shí)驗(yàn)室以及世界各地的許多其他實(shí)驗(yàn)室，去了解當(dāng)前正在蓬勃發(fā)展的這門令人振奮的新興腦科學(xué)，并追溯這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)的源頭。
20 世紀(jì)初，對腦電波的檢測是神經(jīng)科學(xué)史上最重要的進(jìn)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(xué)校傳授有關(guān)腦電波的知識。實(shí)際上，很多大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)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(gè)世紀(jì)。但是，了解腦電波并不復(fù)雜—任何真正感興趣的人都可以輕松地理解這門新學(xué)問。但是，腦電波這個(gè)話題一直充滿爭議。20 世紀(jì)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(huì)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(shí)驗(yàn)顯示，來自大腦的神秘電磁輻射會(huì)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(rèn)知，以及在大腦中激蕩的情緒。
從20 世紀(jì)初科學(xué)家首次瞥見腦電波的那一刻起，它就被視為復(fù)雜而神秘的信號。至今，神經(jīng)科學(xué)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(rèn)為它只是大腦活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲，就像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲響一樣。其他人則認(rèn)為腦電波是大腦在最復(fù)雜的水平下運(yùn)作的方式。這些科學(xué)家認(rèn)為，腦電波能解釋人類思維的許多復(fù)雜問題，這些問題長期以來一直困擾著哲學(xué)家和科學(xué)家。
盡管圍繞腦電波的起源和功能而展開的科學(xué)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(huì)產(chǎn)生偉大的成果。比如，神經(jīng)科學(xué)家可以通過將腦電波輸入計(jì)算機(jī)來控制軟件、機(jī)器和假肢。通過腦電波，人和機(jī)器的融合可以達(dá)到無與倫比的水平，在感知、分析和解決問題方面都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)算機(jī)或人腦單獨(dú)工作時(shí)的能力。從駕駛電動(dòng)輪椅到操縱無人戰(zhàn)斗機(jī)，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(gè)人死亡的標(biāo)準(zhǔn)是看腦電波，而非心跳。再比如，心理學(xué)家通過分析一個(gè)人靜坐并神游時(shí)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(jì)算機(jī)編程向患者發(fā)出信號，大腦獲得這個(gè)反饋后會(huì)糾正其腦電波活動(dòng)—患者不需要藥物即可痊愈。
其他科學(xué)家則使用可視化的磁性方法讀取大腦的電活動(dòng)，還有一些科學(xué)家試圖將電極和計(jì)算機(jī)芯片植入人的大腦。思維和機(jī)器的融合意味著信息流可以是雙向的：既可以通過計(jì)算機(jī)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(gè)人的腦電波用計(jì)算機(jī)下載下來，并上傳到另一個(gè)人的大腦中，就像心靈感應(yīng)一樣在大腦之間傳遞信息。當(dāng)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(jī)對接技術(shù)時(shí)，這個(gè)一度被邊緣化的科學(xué)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(gè)層次的智能—“數(shù)碼超級智能”。這些宣言是真實(shí)的，還是虛幻的（只是為了營銷）？下面是現(xiàn)實(shí)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(dòng)腦筋的能力。但是，現(xiàn)在人類有了操縱腦電波的能力，就會(huì)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(jì)算機(jī)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(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)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(dá)到獨(dú)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(jìn)步都是有可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榕c其他身體器官不同，大腦是靠電力來運(yùn)行的。腦電波這個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)是如何取得的？誰是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)腦電波的人？是什么讓這些人大膽地認(rèn)為電磁波可能會(huì)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(xué)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(gè)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(xiàng)工作沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)？科學(xué)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(dāng)科學(xué)得以突破并開創(chuàng)新的領(lǐng)域時(shí)，奇怪的現(xiàn)象總會(huì)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(diǎn)，而是想和讀者分享科學(xué)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(xué)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(diǎn)。當(dāng)然，我會(huì)把事實(shí)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(huì)科學(xué)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(shí)驗(yàn)室，向你介紹進(jìn)行這項(xiàng)研究的同行，讓你了解我們所掌握的數(shù)據(jù)，讓你自己學(xué)習(xí)并得出結(jié)論。畢竟，這就是科學(xué)—一個(gè)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(dòng)大腦”的根。