脑部扫描技术的五大缺陷误导我们

这5中扫描技术，不同程度地误导了一些科学家和普通民众

网易探索讯 据国外媒体报道,脑部彩色扫描作为一项先进的现代化技术，无疑已经将我们带入了一个丰富多彩的大脑内部世界。人们常常把大脑比喻为瑞士军刀，用这把军刀来收集具体信息，解决具体问题。如今随着大脑扫描技术的出现（如功能磁共振成像技术），这种瑞士军刀得到了加强。然而各种大脑扫描技术在不同层次方面使人误解，误导了一些科学家和普通的民众。

在过去几百年，科学家将有着惊人信息处理能力的大脑，与他们各个时代各项熟悉的技术联系起来，打了不同的比喻。18世纪的科学家把大脑比喻为液压机；19世纪的科学家把它比喻为机械计算器；而20世纪的科学家们则把它比喻为电子计算机。

在21世纪的今天，在现代高新技术的背景下，我们的大脑又有了瑞士军刀的比喻。由于现代脑部扫描技术的发展，我们有了大脑的多彩形象。科学家们甚至通过大脑来研究历史问题，解决我们进化史上的具体问题，如语言沟通，通过面部识别敌人和朋友等。许多科学家都采用了“模块”这个词来描述大脑的特定区域，当扫描仪在扫描大脑时，科学家可看到大脑的活动情况。

科学家认为：我们大脑中的颜色块并不是我们所认为的那样清晰，那样界限分明。美国加州大学圣迭戈分校的心理哲学家帕特里夏-丘奇兰德说：“其实并没有封装的模块，只是把信息发送到一个处理器中心。人脑分成很多专门的区域，就像网状一样，但每一部分并不是只负责一项任务。”

现在就让我们看看部扫描技术能显示什么，不能显示什么。抱着怀疑的态度去认真关注，而不是人云亦云。下面介绍五种大脑扫描技术的缺陷。

1、认知的非自然环境

笔者在美国加州大学洛杉矶分校拜访了实验室的神经学家Poldrack，他安排用核磁共振成像仪对我的大脑进行扫描。扫描仪重量约12吨，耗资约250万美元（不包括安装，培训和维护费，要启动它必须另付100万美元） 。我立刻意识到呆在那个棺材大小般的管里面有多么的不自在，面对从未免遇到的情况，我很恐惧。我并不是唯一一个出现这种情况的人，Poldrack说20%的受测试者都会受影响。因为不是每个人呆在那个管里都能保持放松。在管内，核磁共振成像研究又会受到困扰，产生偏差，扫描又是随机的，并不能说明所有的大脑都是这样。

一个人呆在这么狭小的管道，他会感觉头被紧紧地锁起来，好像呆在笼子里一样，实验还没开始，脑的活动能力就降低了。核磁共振成像（MRI）扫描仪每两秒钟拍一张受测试者的大脑，受测试都边看图象或做选择（按键盘上的按钮）。当你在对一个正在购物的人做脑部扫描时，切记远离他们。

2、扫描是脑部活动的间接反映

人们常常读到核磁共振成像研究描述一个人想到钱，性或上帝时大脑会突然“亮起来”。这就是当你在思考时扫描仪真正应该做的。该扫描仪是由超导线建造的大型电磁线圈组成，在气体氦的冷却作用下产生强大的磁场。该磁场比地球磁场强25000至80000倍。磁场如此强大，受测试者在进入保护区时需去除身上所有的金属物件（被核磁共振成像仪击飞的金属物件可将人击死）。带着心脏起搏器或有金属植入体内的病人甚至连这个房间都不能踏入，因为他们身上携带的金属钢会抑制骨震动时产生的噪音，降低扫描的效果。

在核磁共振检查中，你的身体将处于一个强磁场中。核磁共振检查仪也同时使用无线电波脉冲进行检查，它基于以下原理构建图像：体内氢原子与磁场和声波相互作用后，产生的磁共振信号可以提供身体任何部分的断层图像（断层图像类似于面包片）。通常，图像由一些器官或者身体的“片”组成。核磁共振计算机也可以将这些“片”组合形成3维图像。水分子对于上述技术应用中包含的作用力非常敏感，核磁共振检查可以很好地显示不同组织的水含量。这对于检测肿瘤和软组织的问题特别有帮助，比如脑部、脊髓、心脏和眼睛。因此扫描结果只是是脑部活动的间接反映。

3、色彩在大脑中的渲染效果

人看到在大脑中形成图片色彩鲜艳的地方，往往会对人产生很大的误导，实际上它们只是被界定为处理后的模块。现实中，神经活动可能会分布在更多的大脑网络上。以下是磁共振成像的原理。

磁共振脑功能成像是一种无创性、无放射性的检测局部脑功能活动的方法。最初的MR功能成像是采用磁共振造影剂来完成的，但Ogawa等人于1990年提出的BOLD对比机制，无需体外造影剂，这种描绘人脑功能结构的方法得到了人们的广泛关注。血液中顺磁性的脱氧血红蛋白是磁共振成像的自然对比剂，通过在高场强磁场中使用梯度回波序列使脱氧血红蛋白的顺磁性作用更加突出出来，这样就可以在活体人脑上得到能够反映血氧水平的微血管对比成像。Ogawa等人于1990年首次在麻醉状态下、使用胰岛素导致低血糖及吸入不同气体混合物时进行人脑的血氧水平依赖(BOLD)的实验研究，其结果表明BOLD对比技术可在人体正常生理条件下进行活体人脑血氧水平的实时成像，成为与正电子发射成像(PET)相类似的研究局部神经元活性的成像方法。接着Ogawa等人于1993年将BOLD解释为由于血液中脱氧血红蛋白的顺磁性而导致脑组织氢质子信号强度的改变。

早在十几年前人们就通过磁共振研究了导致BOLD对比的血红蛋白的一些基本生理学特性和磁敏感性。Pauling和Coryell首次说明了脱氧血红蛋白具有顺磁性，所以血液的磁性有赖于血液的氧合程度。血流动力学反应与神经活动间存在着密切的联系，功能磁共振成像是利用大脑功能区活动时，脑组织的活跃可引起局部耗氧量和血流量的增加，逆磁性的氧合血红蛋白转化为顺磁性的脱氧血红蛋白，但激活区血供的增加程度较耗氧量增加程度大，导致脱氧血红蛋白的生成减少，使局部脑组织T2及T2的弛豫时间延长，通过磁共振成像系统采集到的图像上可见激活脑区的信号强度增加，从而获得激活脑区的功能成像图。

但是成像颜色是人造的，而且颜色加工的过程更令人误解。Churchland说：“其脑部活动区域的部分差别是非常小的，你可以用用红色加强这些区别，因此这给人的印象是非常夸张的。”选择何种颜色强调也是费解的，“实际上你可以选取希拉里-克林顿的图像，而不是用颜色，来标注某个区域。”因此，色彩只是对大脑活动过分渲染后的效果。

4、脑图像只是统计汇编的结果

在实验中，扫描仪每两秒钟就对大脑活动进行拍摄。在一个扫描周期（从15分钟到2个小时不等）就可产生成百上千计的扫描图片。实验结论得出后，研究人员对脑部情绪进行更正以适应大小不同位置结构。科学家把照片排成一行，结合不同数据采取平均值对主题的实验进行分析。他们使用附加的数据处理软件对原始数据进行加工后转化为图像，并对可能的中介变量进行改正。

当你下次见到有箭头指向的五颜六色的大脑扫描图像，不同的颜色标注有X区或者X1区时，千万记住上面所说的话。图像并没有真正显示你脑部的真实情况，它只是统计汇编的结果，人为添加颜色以渲染脑部的某种活动状况。

5、脑部区域可因各种原因而激活

解释功能磁共振成像扫描既是一门艺术，又是一门科学。Poldrack承认，看到磁共振成像中任何一个景点都是诱人的，普通人可能认识这是脑子里的“模块”部分发挥作用了。但实际上，脑部的X部分在涉及各种不同的任务时都会被激活。他解释说：“拿前额皮质部位来说，它在当你做几乎任何艰巨的任务的时候都会被激活而在磁共振成像中发光。我们必需正确地认识到，这种激活是网络性的，而不是单一而不是模块在发挥作用。比如当你在考虑金钱问题的时候，网络中的不同模块用特殊的方式相互交流。因此前额皮质部位可能参与了许多不同的任务。当它在与与其他大脑网络沟通，而需要承担某一种任务时也会被激活。”把这些部分独立分开来对待，认为它们是完成某种任务的时候才发光是错误的。（小尔）