心理所實現從腦活動中解碼真實答案

　　電影《盜夢空間》所描述的讀取和改變人的想法的故事不僅僅是個科學幻想。神經影像技術和數據科學的結合正在逐步將這個幻想變為現實。心理所行為科學重點實驗室楊志副研究員的研究證明：人對簡單問題的真實答案可以從神經影像數據中讀取，并且與說謊意圖無關。 

　　在這一研究中，研究者試圖回答兩個問題：（1）腦功能影像數據是否可用于可靠地解碼真實答案？（2）對真實答案的解碼在多大程度上受到說謊意圖的妨礙？研究者實施了兩個實驗。首先，研究者利用功能磁共振成像技術記錄了10名受試者在閱讀320個簡單問題（如：1分鐘等于100秒嗎？）時的腦活動。這些問題均為簡單常識，且答案只有“是”或“否”兩種選擇。在磁共振掃描前，受試者以答卷形式報告了他們認為正確的答案。在掃描過程中，受試者被隨機地要求對一部分問題說謊，即做出與他們認為的“正確答案”相反的回答。將模式分類算法應用于采集的腦活動數據，研究者評估了大腦中每個區域的活動對區分真實答案（“是”或“否”）的貢獻，從而初步確定了8個能以較高準確率區分“是”和“否”答案的腦區。它們是：左側海馬旁回、左側額中回、左側額下回、右側額下回、左側額內側回、左側緣上回、右側顳上回、及左側顳上回（具體位置見圖1）。 

　　 在隨后的研究中，研究者利用超高場磁共振掃描儀（7T）獨立地檢驗了上述8個腦區對真實答案的解碼能力。研究者記錄了6名受試者在閱讀簡單問題時的腦活動。研究者通過不斷平均數據提升了數據的質量，觀測到解碼真實答案的準確率隨數據質量的增加而提升，并在左側額中回、左側緣上回、及右側顳上回獲得了75%-93%的準確率（6名受試者之間有差異，圖1）。以上證據說明上述腦區的活動確實攜帶了解碼真實答案所需的信息，并有望以很高的準確率從腦活動中解碼真實答案。 

　　為了檢驗對真實答案的解碼在多大程度上受到說謊意圖的妨礙，研究者只用受試者誠實回答的問題所引發的腦活動數據構建分類模型（仍然區分真實答案“是”或“否”），用于預測故意說謊時受試者的真實答案。結果表明，用誠實回答構建的分類模型仍可以較高準確率預測故意說謊時的真實答案，并且該準確率亦可通過改善數據質量而獲得提升，在左側額中回、左側緣上回、及右側顳上回最高達到65%-88%。 

　　 這一研究證明真實答案可以通過腦活動解碼，并可能不受到說謊意圖的影響，因而驗證了在腦活動中讀取真實答案的理論可能性。更重要的是，本研究為基于功能磁共振影像的腦機接口奠定了基礎。值得注意的是，本研究只證明了腦活動中讀取真實答案的“理論可能性”，基于這一原理的現實應用尚有待研究。該研究已經在線發表于知名學術期刊NeuroImage。 

Yang Z^*, Huang Z, Gonzalez-Castillo J, Dai R, Northoff G, Bandettini P.(2014) Using fMRI to decode true thoughts independent of intention to conceal. Neuroimage. pii: S1053-8119(14)00399-1. doi: 10.1016/j.neuroimage.2014.05.034.

圖1.將實驗一中獲得的腦區應用于獨立的實驗二，發現這些腦區的活動對真實答案的解碼準確率隨數據質量提高而提升。在每個方格中，橫軸表示數據平均的程度（1-18次平均），縱軸表示解碼準確率。每行代表一名受試者的表現，每列代表一個腦區。粉色曲線代表將所有8個腦區合并后的解碼準確率，紅色曲線為8個腦區各自的解碼準確率（其中左側額中存在兩個區域），藍色曲線為控制區域（即不預期攜帶解碼信息的腦區）的解碼表現。