《源代码》中的脑科学
《源代码》中的脑科学 剧情简介 影片一开始,本应在阿富汗执行任务的美国空军飞行员柯尔特?斯蒂 文斯上尉突然惊醒在一列疾驰的火车上。然而面对周围的人和环境,柯尔 特上尉觉得一切都显得如此陌生而突如其来,就连镜中映射的自己都是另 一个人的模样。 正当迷惑之际,随着火车爆炸,柯尔特又置身于一个飞行舱中。一位 名叫古德温的女军官正在视频中向他询问着列车中发生的事情。如此几次 后,柯尔特得知自己正在执行一个任务一一他不得不在八分钟内找到放置 炸弹的恐怖分子以制止下一次的恐怖袭击。 然而,现实中这位英勇的上尉已经在阿富汗的任务中严重受伤,仅残 存不完整上半身的他沉睡在一个特殊的生存箱中。科研人员连接他与另一 个在列车爆炸中逝世的乘客的大脑皮层,并通过计算机翻译其神经系统中 被传递的神经信息,将他一次次地送回到“源代码”的重建世界中去调查 爆炸案。 神经和记忆 在影片中,我们看到柯尔特残存的躯体,仔细观察会发现他的大脑皮 层连接着许多电极线。而之前,在博士向柯尔特解释什么是源代码时,他 曾提到在大脑死亡后仍有电磁场存在,另外他还提及到了人死后可以储存 八分钟的短期记忆。 让我们先来概括地了解下两个关于大脑的知识点。 首先,众所周知,我们的大脑由左右两个大脑半球组成,大脑皮层就 覆盖在脑半球的表面。也正是大脑皮层从事知觉、复杂动作、语言的加工 和生成等思维过程。 其次,在大脑皮层上密布着数量相当于银河系天体数目的神经元。其 中的每一个神经元都能接收并传递神经冲动。通常认为知觉、思维、意识 和记忆等认知功能,都是由遍布于这一复杂神经网络中的神经元同时活动 而产生的。 在国外,科研人员就利用大脑皮层和神经元的功能,研制出了一幅特 殊的眼镜,它将一端连接在盲人大脑皮层的视觉神经上,特殊的镜片将光 感信息通过这个连接传递给大脑,大脑进行加工后,可以使盲人看到一些 光亮,甚至一些颜色,一部分形状。 那么记忆是什么?记忆是能让我们回想过去所发生的事情的能力。然 而人类的记忆并不是以单一形式存在的。这里,主要谈两种记忆形式:短 时记忆和长时记忆。 短时记忆只能临时记录出现在我们生活中的信息。比如你在街上看到 的一个人,或你不经意听到的一个电话号码。如果你不刻意去记住这些信 息,那么很快你就会忘掉它们。因此,短时记忆的信息会随时被更新。 但也有部分信息会找到进入永久性记忆的途径,即长时记忆,它拥有 无穷的容量,其持续时间也仿佛无止境。比如你可以清晰地回想起上个月 去春游时的很多细节,或者你的家人可以轻松记起几十年前发生的事情。 但如果你身边有老人不断重复地问你同一个问题,或者常常忘了刚刚 讲过的话,刚刚做过的事,说明他们的短时记忆可能出现了问题。他们可 能有患阿尔茨海默症的风险,即我们错误地俗称为老年痴呆症的病(其实 他们在病情初期只是记忆出了问题,所以请不要责备和嫌弃他们)。我们 应该尽早带他们去医院就诊以进行早期治疗。因为随着病情的加重,他们 的长期记忆也会受到影响。有一天,他们将忘记曾和家人一起度过的美好 时光,慢慢他会失去思维分析和判断能力,会迷路,会失去自理能力,甚 至不再记得你或者你的父母。所以请关爱这些老人,对他们多一些宽容、 理解、耐心和帮助。因为我们每个人都会变老,都可能会成为下一个他 (她)。 意识和睡眠 影片中,柯尔特和古德温貌似一直如正常人一样无障碍地用语言交 流。可到最后,我们发现,实际是计算机通过对柯尔特大脑皮层的神经活 动进行分析和翻译,用文字的方式将柯尔特的思维表达出来。可当我们看 到生存箱中的柯尔特时,他紧闭双眼,除了轻微的身体抽搐外,我们更可 以认为他是在深度昏迷状态。然而这种状态下的他,是否真的有能力借助 电脑来和其他人进行沟通呢?我们在昏迷的情况下还会有意识吗? 我们先来了解下睡眠。科学研究指出人类的睡眠分为不同的阶段。 在一夜的睡眠里,大脑的活动是不同的。睡眠可分为非快速眼动和快 速眼动睡眠。非快速眼动睡眠中,大脑的活动会放慢速度,心跳和呼吸也 会趋于平缓而更有规律,并且你仍然可以在睡眠中更换姿势或者转身等。 在这个阶段,我们的意识能力大大地降低了。 而快速眼动睡眠阶段是我们熟睡的阶段,在这个阶段你很难被叫醒。 但是眼球在此阶段会快速地移动,因为此时的脑活动程度与人在清醒的时 候几乎相同。此时你的心跳和呼吸也会加快并开始没有规律。也正是在此 阶段,我们会做梦。因为大脑正在将白天接收到的大量信息进行加工和整 理。所以,睡前把第二天要背的书或单词再复习一遍的话,第二天回忆的 效果会更好。 那么在我们睡觉的时候,是否能感知来自外部世界的信息呢?答案是 可以的。许多科学研究指出,在我们睡觉的时候,我们可以感知到自己的 名字,并将其与别人的名字进行区分。并且,在睡眠时,我们依然可以对 相同类别的词(如:苹果和香蕉)和不同类别的词(如:苹果和汽车) 进行区分。而且在我们睡觉时,外界的信息可以和梦境相混合。比如你开 着电视在沙发上睡着了,那么你的梦里可以会间断地出现电视节目里正在 发生的对话等。还有一些人,特别是儿童,具有掌控梦的能力。很多孩子 回忆自己的梦时提到他被困住了,但他也知道他在做梦,所以他对自己说 他可以飞,然后他就脱离了险境。所以说,有些时候,我们对于做梦是有 意识的。 针对睡眠时的情况,科学家还做了一些有趣的实验。在清醒的时候, 一些参与实验的志愿者被要求在听到一个声音时转动一次眼球。反复多次 后,在睡觉中,他们听到同样的声音时,也同样可以实现一次眼球的转动。 另外的一个实验,志愿者在30秒内如果不按按钮关掉一个声音,就会受 到一次电击(安全范围内)。在清醒时反复训练后,这些志愿者在睡眠且 并不醒来的情况下,特别是在快速眼动时也能在30秒内按按钮关掉听到 的声音以避免受到电击。 当然,还有很多不同的实验都告诉了我们,在睡觉时,我们有能力察 觉并加工接收到的信息。而且我们也能有意识地指出在睡眠中是否接收到 信息。 对于睡眠的实验,我们可以在结束后叫醒被试者加以询问和确定。但 是对于昏迷的病人或者植物人患者,我们并不能叫醒他们。同样的结果是 否也能出现在由于脑部受损而陷入昏迷的病人身上呢? 近十几年,很多科学研究指出,如 果大脑的一个感官系统,比如视觉和听觉系统,没有受损,那么病人 依然有能力感知并加工来自外界的信息。关于睡眠的实验被用在昏迷的病 人身上,我们得到了同样的结果。昏迷的病人,甚至部分植物人,可以区 分他们自己的名字。所以他们对自己的名字是有意识的。 对这些病人的实验,科研人员做了部分改进,病人被告知他们将听到 一些名字,他要数出他自己的名字一共出现了几次。通过仪器,我们可以 观察到,当昏迷的病人听到并数自己的名字时,他们的脑电波图变化类似 于正常人做这件事时出现的变化。所以说,这些昏迷者是能够理解指令并 执行的,他们或许是有意识的。还有一些昏迷者被要求想象在玩网球。因 为想象可以引起大脑某些固定区域的活动。一些植物人患者在想象玩网球 时,我们观察到了他大脑区域的活动。这说明,植物人也可以理解指令并 实现这个想象。自然,这样的病人也是有意识的。 所以,电影中,虽然柯尔特只剩下半个躯干并陷入昏迷中,但是他也 可以