楊志：解密大腦“迷宮”

楊志

　　楊志博士的辦公桌上立著三塊電腦屏幕，如果將所有的屏幕連起來長度幾乎達到兩米。這些終日閃爍的屏幕好似一道厚實的大門，一邊是龐大的核磁共振圖像組成人腦“迷宮”，一邊是年輕的楊志時刻準備著用各種科學之鑰解密“迷宮”。

　　“說起心理學，曾經有人認為如同算命。”外形陽光的楊志調侃道，作為中國科學院心理研究所（以下簡稱心理所）的一名副研究員，他早已深深愛上這門學科， “與物理學、化學等學科相比，心理學更加需要人們去‘重塑’她。”楊志說，這個目標太高大上了，或許他在有生之年都無法實現，但這是他始終想做的事情，即使只是在某些方面重塑心理學。

　　與自己對話

　　今年3月底，在國際腦成像組織2014年年會上，楊志報告了最新的研究“腦功能網絡的遺傳性特征”。

　　國際腦成像組織是國際腦成像領域最具影響力的學術組織，其年會代表了該領域的國際研究最前沿。該會議每年從四五千份遞交的投稿會議摘要中遴選出約3%作為大會口頭報告。

　　曾經，成為該大會口頭報告發言者是楊志的夢想，這一次，他站到了此屆盛會的講臺上。

　　這份激勵或許來自11年前的一次自我對話。“畢業之后，難道我要去賣醫療設備嗎？”2003年，當楊志從清華大學電機系生物醫學工程專業畢業時，他對這份“多金”的未來非常抗拒。

　　至少要做一件自己感興趣的事情。那又是什么？“那時，我認為研究心理學極具挑戰性，世間人是最復雜的，研究心理其實就是在研究自己。”神秘的心理學已抓住了他的心。

　　當時，心理學的研究多是從行為入手，在很多復雜的問題上存在分歧，以致心理學中仍然保留著在哲學中才能見到的“學派”，與此同時各大學派之間并不兼容。

　　“我也迷茫過，人只有一個，真理也只有一個，為什么對人的同一個行為有截然不同的解釋？我們可不可以從生理基礎開始心理學研究？”楊志閱讀了不少文獻后想到，不同學派只是從不同側面來研究心理學，如果從腦研究入手，尋找心理學的客觀規律，這就將生理和心理學建立起了緊密關聯，從而使心理學脫離哲學，成為獨立的自然科學。

　　于是他敲開了前中科院心理所認知與發展心理學研究室主任翁旭初的大門。翁旭初是國內功能性磁共振（fMRI）的倡導者之一，建立了我國第一家fMRI專業實驗室。

　　進入心理學的大門之后，楊志發現這一神秘學科果然還有太多未解之謎，可自己必須先升級“裝備”——“僅有工科的底子還不夠，認知心理學、神經科學、核磁共振物理學、數學、計算機知識都必須掌握，否則面對龐大的實驗數據我都無從下手。”在翁旭初的幫助下，他于攻讀研究生期間赴美國埃默里大學（Emory）生物醫學工程系醫學影像技術中心訪學兩年。

　　“反過來”的研究方法

　　長久以來，多數研究者試圖從心理學概念（如記憶、情緒）出發探索與這些概念相聯系的腦活動特征。可是這些努力似乎只對一些簡單的行為（如簡單運動、簡單視知覺）有效，而難以找到與復雜日常行為緊密聯系的腦活動。例如，人們發現記憶編碼與情緒的腦激活區域是高度重疊的，這些腦區到底與記憶有關還是與情緒有關？尋找心理學概念與腦活動間的關聯成為心理學研究的一個困境。

　　“我提倡的研究方法是反過來，以神經機制為出發點來建立心理現象與腦活動之間的聯系。”楊志說。隨著核磁共振成像設備與技術的不斷更新，研究人員能獲取的腦成像數據越來越多，有了這些大數據，他們便可以實現從腦活動出發建立心—腦聯系。

　　為了實現這種“反過來”的研究方法，楊志研發了一系列挖掘大規模腦成像數據的算法。這些方法令人振奮的一個應用是，人們將可以依據腦功能數據對心理和精神病患者進行早期診斷和重新分類。

　　“臨床表現相似的心理和精神疾病可能具有不同的腦機制。我們希望從腦功能特征出發檢測相似行為表現下的不同疾病。更加客觀、準確的疾病分型將使治療更有針對性、對療效的預測也會更加準確。”楊志說。

　　夢想與植物人對話

　　長久以來，科學家沒有停止與植物人溝通的嘗試。如加拿大科學家歐文找到40多位輕度植物人，即患有閉鎖癥的病人，試圖通過實驗能讓病人回答問題。

　　直接向植物人提問，然后根據植物人的腦活動解碼得到答案，最終目標是與植物人進行直接交流，這其實便是一種腦機接口。實際上，腦機接口已研究多年，通常適宜比較低級的腦功能，比如關注注意力或運動控制。

　　而給植物人設計的腦機接口則依賴于人腦的高級功能，盡管受試者只是回答是與否。楊志與團隊目前正在進行的一個實驗正是嘗試著與植物人進行對話。

　　楊志及其合作者以健康人為對象開展的方法學研究近期發表在國際腦成像方法學的旗艦期刊Neuroimage。在這一研究中，楊志與合作者證明：從腦功能成像數據中準確解碼人對簡單問題的真實想法是可能實現的，并且這種解碼很可能獨立于人的說謊意圖。

　　在華山醫院，科研人員找到了20多位植物人，他們在與家屬進行訪談后，得到了一些可以詢問病人的問題。科研人員將之前測試健康人的方法用到植物人身上，試圖進行溝通交流。

　　“如果我們所采取的方法是正確的，而我們卻不能解碼來自一位植物人的腦活動數據，那很有可能證明這位植物人已無法回答問題，或許我們需要考慮他是否還存在意識。這就是一個幫助診斷的手段。”楊志說，“一旦植物人能夠回答問題，我們又能夠準確地解碼他的腦活動，可能我們就能與其交流。那么我們會問一個家屬最想知道答案的問題：你痛苦嗎？”

　　與植物人對話的夢想，成為楊志工作中的一個重要研究課題。現在，他還有一些瓶頸需要突破，比如植物人無意識地晃動頭部，導致一些數據無法采用；再有，臨床資源缺乏；還有如何驗證實驗的準確性。

　　“我的方法是，首先獲得神經影像大數據，然后通過一些復雜的神經影像挖掘方法去篩選腦的特征、行為特征以及臨床特征之間的聯系。”對未來，他充滿信心。