用脑电波读心，真能做到吗？
*本文为「三联生活周刊」原创内容
主笔 | 袁越
2009年的某一天，一位癫痫病人在纽约州的阿尔巴尼医学中心接受了开颅手术。这种手术需要在病人的脑组织上插入电极，以便随时监控病人脑电波的变化。在征得病人同意后，医生们在手术期间为病人播放了一首歌，同时录下了病人的脑电波信号。在这之后的6年里，这家医院又做了28例类似的手术，然后将这29名病人的原始脑电波数据转交给加州大学伯克利分校的神经生物学教授罗伯特·奈特（Robert Knight），希望他通过分析这些数据，猜出当年病人们听到的是哪首歌。
《潜水钟与蝴蝶》剧照
奈特教授是神经信号解码领域的先驱，早在2012年就通过分析一名志愿者的脑神经信号，猜出了他听到的是哪一个单词。9年之后，加州大学旧金山分校的神经外科医生埃迪·张（Eddie Chang）利用奈特教授开发的技术，成功地让一名因肌肉瘫痪而无法讲话的病人通过意念在电脑上打出了自己想说的话。
《万物理论》剧照
但是，这项技术针对的只是大脑的语言中枢，因此它只能解码文字，其结果很像因肌肉萎缩而无法讲话的霍金所使用的那种声音转换器，只会发出冰冷的电脑声。真人在讲话时会不自觉地在语言中添加各种音调和节奏的变化，而这部分信息是由大脑的声音中枢来处理的。同理，如果试图准确地解码瘫痪病人想要说的话，就必须在解码文字的同时解码语言中隐含的韵律，这就需要科学家们学会解码声音中枢所接收的所有信息，包括节奏和旋律。
《机智的医生生活》剧照
这正是奈特教授的下一个目标。正巧他的实验室新招了一位曾经玩过乐队的博士后研究生路德维奇·贝利尔（Ludovic Bellier），这个任务很自然地交到他的手上。贝利尔利用最新的人工智能技术对这些原始信号进行分析，提炼出其中的声音信息，再用人工智能将这些声音信息转化成真正的声音信号，终于分辨出当年那些癫痫患者手术时听的是著名英国摇滚乐队平克·弗洛伊德（Pink Floyd）的名曲《墙上的另一块砖》（Another Brick in the Wall）。
《机器人与弗兰克》剧照
贝利尔将研究结果写成论文，发表在2023年8月15日出版的《公共科学图书馆·生物学》（PLOS Biology）杂志上。论文的网络版附上了人工智能重构的音频片段，听上去很像是从水里发出来的声音，细节丢失得非常多。但如果你熟悉原歌的话，确实能听出其中的节奏和旋律变化，甚至歌词也能猜个八九不离十。
贝利尔解释说，当年的颅内植入电极技术还相当原始，电极之间的距离大都是5毫米，分辨率不够高，解码的效果也不好。其中有两位病人的电极距离是3毫米，从这两人的数据得到的音频效果就要好很多。随着技术的进步，如今的颅内电极已经可以做到1.5毫米的间距了，解码出的音频效果应该会更好。
《机器人与弗兰克》剧照
当然了，这项技术的最终目标肯定不是为了猜你正在听什么音乐，或者用来开发测谎仪，而是试图通过对旋律和节奏的解码，进一步完善语言的重构效果，让那些因为各种原因而无法讲话的人重新获得更加自然的语言能力。
要想做到这一点，首先必须把电极放到颅外，毕竟开颅手术动静太大了，一般人肯定受不了。但安置在头皮上的电极接收的电信号精度极差，目前仅能分辨出病人脑中所想的字母，而且需要至少20秒钟才能分辨出一个字母，距离实用还差得很远。
排版：空豆/ 审核：杨逸
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