《源代碼》中的腦科學

劇情簡介

影片一開始，本應(yīng)在阿富汗執(zhí)行任務(wù)的美國空軍飛行員柯爾特·斯蒂文斯上尉突然驚醒在一列疾馳的火車上。然而面對周圍的人和環(huán)境，柯爾特上尉覺得一切都顯得如此陌生而突如其來，就連鏡中映射的自己都是另一個人的模樣。

正當迷惑之際，隨著火車爆炸，柯爾特又置身于一個飛行艙中。一位名叫古德溫的女軍官正在視頻中向他詢問著列車中發(fā)生的事情。如此幾次后，柯爾特得知自己正在執(zhí)行一個任務(wù)——他不得不在八分鐘內(nèi)找到放置炸彈的恐怖分子以制止下一次的恐怖襲擊。

然而，現(xiàn)實中這位英勇的上尉已經(jīng)在阿富汗的任務(wù)中嚴重受傷，僅殘存不完整上半身的他沉睡在一個特殊的生存箱中。科研人員連接他與另一個在列車爆炸中逝世的乘客的大腦皮層，并通過計算機翻譯其神經(jīng)系統(tǒng)中被傳遞的神經(jīng)信息，將他一次次地送回到“源代碼”的重建世界中去調(diào)查爆炸案。

神經(jīng)和記憶

在影片中，我們看到柯爾特殘存的軀體，仔細觀察會發(fā)現(xiàn)他的大腦皮層連接著許多電極線。而之前，在博士向柯爾特解釋什么是源代碼時，他曾提到在大腦死亡后仍有電磁場存在，另外他還提及到了人死后可以儲存八分鐘的短期記憶。

讓我們先來概括地了解下兩個關(guān)于大腦的知識點。

首先，眾所周知，我們的大腦由左右兩個大腦半球組成，大腦皮層就覆蓋在腦半球的表面。也正是大腦皮層從事知覺、復雜動作、語言的加工和生成等思維過程。

其次，在大腦皮層上密布著數(shù)量相當于銀河系天體數(shù)目的神經(jīng)元。其中的每一個神經(jīng)元都能接收并傳遞神經(jīng)沖動。通常認為知覺、思維、意識和記憶等認知功能，都是由遍布于這一復雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元同時活動而產(chǎn)生的。

在國外，科研人員就利用大腦皮層和神經(jīng)元的功能，研制出了一幅特殊的眼鏡，它將一端連接在盲人大腦皮層的視覺神經(jīng)上，特殊的鏡片將光感信息通過這個連接傳遞給大腦，大腦進行加工后，可以使盲人看到一些光亮，甚至一些顏色，一部分形狀。

那么記憶是什么？記憶是能讓我們回想過去所發(fā)生的事情的能力。然而人類的記憶并不是以單一形式存在的。這里，主要談兩種記憶形式：短時記憶和長時記憶。

短時記憶只能臨時記錄出現(xiàn)在我們生活中的信息。比如你在街上看到的一個人，或你不經(jīng)意聽到的一個電話號碼。如果你不刻意去記住這些信息，那么很快你就會忘掉它們。因此，短時記憶的信息會隨時被更新。

但也有部分信息會找到進入永久性記憶的途徑，即長時記憶，它擁有無窮的容量，其持續(xù)時間也仿佛無止境。比如你可以清晰地回想起上個月去春游時的很多細節(jié)，或者你的家人可以輕松記起幾十年前發(fā)生的事情。

但如果你身邊有老人不斷重復地問你同一個問題，或者常常忘了剛剛講過的話，剛剛做過的事，說明他們的短時記憶可能出現(xiàn)了問題。他們可能有患阿爾茨海默癥的風險，即我們錯誤地俗稱為老年癡呆癥的病（其實他們在病情初期只是記憶出了問題，所以請不要責備和嫌棄他們）。我們應(yīng)該盡早帶他們?nèi)メt(yī)院就診以進行早期治療。因為隨著病情的加重，他們的長期記憶也會受到影響。有一天，他們將忘記曾和家人一起度過的美好時光，慢慢他會失去思維分析和判斷能力，會迷路，會失去自理能力，甚至不再記得你或者你的父母。所以請關(guān)愛這些老人，對他們多一些寬容、理解、耐心和幫助。因為我們每個人都會變老，都可能會成為下一個他（她）。

意識和睡眠

影片中，柯爾特和古德溫貌似一直如正常人一樣無障礙地用語言交流。可到最后，我們發(fā)現(xiàn)，實際是計算機通過對柯爾特大腦皮層的神經(jīng)活動進行分析和翻譯，用文字的方式將柯爾特的思維表達出來。可當我們看到生存箱中的柯爾特時，他緊閉雙眼，除了輕微的身體抽搐外，我們更可以認為他是在深度昏迷狀態(tài)。然而這種狀態(tài)下的他，是否真的有能力借助電腦來和其他人進行溝通呢？我們在昏迷的情況下還會有意識嗎？

我們先來了解下睡眠。科學研究指出人類的睡眠分為不同的階段。

在一夜的睡眠里，大腦的活動是不同的。睡眠可分為非快速眼動和快速眼動睡眠。非快速眼動睡眠中，大腦的活動會放慢速度，心跳和呼吸也會趨于平緩而更有規(guī)律，并且你仍然可以在睡眠中更換姿勢或者轉(zhuǎn)身等。在這個階段，我們的意識能力大大地降低了。

而快速眼動睡眠階段是我們熟睡的階段，在這個階段你很難被叫醒。但是眼球在此階段會快速地移動，因為此時的腦活動程度與人在清醒的時候幾乎相同。此時你的心跳和呼吸也會加快并開始沒有規(guī)律。也正是在此階段，我們會做夢。因為大腦正在將白天接收到的大量信息進行加工和整理。所以，睡前把第二天要背的書或單詞再復習一遍的話，第二天回憶的效果會更好。

那么在我們睡覺的時候，是否能感知來自外部世界的信息呢？答案是可以的。許多科學研究指出，在我們睡覺的時候，我們可以感知到自己的名字，并將其與別人的名字進行區(qū)分。并且，在睡眠時，我們依然可以對相同類別的詞 （如：蘋果和香蕉）和不同類別的詞（如：蘋果和汽車）進行區(qū)分。而且在我們睡覺時，外界的信息可以和夢境相混合。比如你開著電視在沙發(fā)上睡著了，那么你的夢里可以會間斷地出現(xiàn)電視節(jié)目里正在發(fā)生的對話等。還有一些人，特別是兒童，具有掌控夢的能力。很多孩子回憶自己的夢時提到他被困住了，但他也知道他在做夢，所以他對自己說他可以飛，然后他就脫離了險境。所以說，有些時候，我們對于做夢是有意識的。

針對睡眠時的情況，科學家還做了一些有趣的實驗。在清醒的時候，一些參與實驗的志愿者被要求在聽到一個聲音時轉(zhuǎn)動一次眼球。反復多次后，在睡覺中，他們聽到同樣的聲音時，也同樣可以實現(xiàn)一次眼球的轉(zhuǎn)動。另外的一個實驗，志愿者在30秒內(nèi)如果不按按鈕關(guān)掉一個聲音，就會受到一次電擊（安全范圍內(nèi)）。在清醒時反復訓練后，這些志愿者在睡眠且并不醒來的情況下，特別是在快速眼動時也能在30秒內(nèi)按按鈕關(guān)掉聽到的聲音以避免受到電擊。

當然，還有很多不同的實驗都告訴了我們，在睡覺時，我們有能力察覺并加工接收到的信息。而且我們也能有意識地指出在睡眠中是否接收到信息。

對于睡眠的實驗，我們可以在結(jié)束后叫醒被試者加以詢問和確定。但是對于昏迷的病人或者植物人患者，我們并不能叫醒他們。同樣的結(jié)果是否也能出現(xiàn)在由于腦部受損而陷入昏迷的病人身上呢？

近十幾年，很多科學研究指出，如

果大腦的一個感官系統(tǒng)，比如視覺和聽覺系統(tǒng)，沒有受損，那么病人依然有能力感知并加工來自外界的信息。關(guān)于睡眠的實驗被用在昏迷的病人身上，我們得到了同樣的結(jié)果。昏迷的病人，甚至部分植物人，可以區(qū)分他們自己的名字。所以他們對自己的名字是有意識的。

對這些病人的實驗，科研人員做了部分改進，病人被告知他們將聽到一些名字，他要數(shù)出他自己的名字一共出現(xiàn)了幾次。通過儀器，我們可以觀察到，當昏迷的病人聽到并數(shù)自己的名字時，他們的腦電波圖變化類似于正常人做這件事時出現(xiàn)的變化。所以說，這些昏迷者是能夠理解指令并執(zhí)行的，他們或許是有意識的。還有一些昏迷者被要求想象在玩網(wǎng)球。因為想象可以引起大腦某些固定區(qū)域的活動。一些植物人患者在想象玩網(wǎng)球時，我們觀察到了他大腦區(qū)域的活動。這說明，植物人也可以理解指令并實現(xiàn)這個想象。自然，這樣的病人也是有意識的。

所以，電影中，雖然柯爾特只剩下半個軀干并陷入昏迷中，但是他也可以通過想象，將自己設(shè)定在一個飛機的機艙里與外界交流。他也依然有能力有意識回答古德溫對他的提問，并實現(xiàn)他該執(zhí)行的任務(wù)。