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无线电波，电磁辐射的一种类型，可以恰当地通过组织而不损害组织。磁共振成像（MRI）机器利用这一优势，使电磁波自由地穿透颅骨。在这个过程中，这项技术给了我们一些曾经被认为是不可能捕捉到的绝妙的照片：在大脑产生感觉和情绪时的内部运作。在MRI机器上看见闪烁的灯光跳来跳去，可以追踪思想在大脑内的移动。这就像一个时钟嘀嗒作响时能够看到它的内部一样。
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你首先会注意到MRI机器是很大的，它的圆柱形磁线圈可产生一个磁场，比地球磁场大2万～6万倍。MRI机器之所以重达一吨，占满整个房间，花费数百万美元，其主要原因是有一个巨大的磁铁。（MRI机器比X射线机更安全，因为它们不产生有害的离子。CT扫描［X射线计算机断层成像扫描］也可以创建三维图片，但照射身体的剂量是普通x射线剂量的很多倍，因此必须小心控制。相比之下，MRI机器使用时安全性好。然而，一个问题是对工作人员不利。如果打开舱门的时间错误，磁场强大到足以把工具以高速度甩到空中。造成人员受伤，甚至被杀死。）
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磁共振成像（MRI）机器的工作如下：病人平卧并插入到包含两个产生磁场的大线圈的圆筒中。当磁场打开时，身体内的原子核的行为很像指南针的指针：它们沿磁场方向排列。然后产生一个小的无线电脉冲能量，使我们身体中的一些原子核快速翻转颠倒。当这些原子核恢复到正常位置后，它们发出二次无线电脉冲能量，然后通过MRI机对这些脉冲进行分析。通过分析这些微小的“回声”，可以重建这些原子的位置和性质。像蝙蝠使用回声来确定在其飞行路径上的物体的位置一样，通过MRI机器上创建的回声使科学家们能够重新创建大脑内部的非凡的影像。然后用电脑重新构建原子的位置，给出我们美丽的三维图像。
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在核磁共振成像的最初期，它们只能显示大脑及各区域的静态结构。然而，在20世纪90年代中期，发明了一个新型的MRI机器，被称为“功能性”MRI，或fMRI（功能性磁共振成像），它能检测大脑血液中氧的存在。（对于不同类型的MRI机器，科学家们有时会在MRI前加一个小写字母，但我们将用缩写MRI来表示各种类型的磁共振成像机。）MRI扫描不能直接检测神经元中的电子流，但由于细胞必须通过氧提供能量，因此含氧的血液能间接跟踪神经元中电能的流动和显示各种不同的大脑区域之间的相互影响。
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这些磁共振成像（MRI）扫描结果已经明确否定了认为思想是集中在一个单一的中心的想法。相反，人们可以看到大脑在思想时电能在大脑的不同部位流动。通过跟踪我们的思想所采取的路径，核磁共振成像扫描为揭示阿尔茨海默氏症、帕金森氏症、精神分裂症的性质和其他的心理疾病带来了曙光。
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磁共振成像机的最大优势是其精准的定位大脑各微小部分的能力，可以小到毫米级别的几分之一。MRI扫描产生的不只是二维屏幕上称为像素的点，而且是在三维空间中称为“体素”（voxels）的点，产生三维的成千上万个明亮彩色点的集合，形状为大脑。
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由于不同的化学元素对不同的无线电频率有回应，因此可以通过改变无线电脉冲的频率来识别身体的不同元素。值得注意的是，功能性磁共振成像（fMRI）机测量血液流动瞄准的是血液中含有的氧原子，但MRI机器也可以识别其他原子。在过去的10年中，一种新形式的被称为“磁共振扩散张量成像”的MRI出现了，称为DTI，可检测大脑中的水的流动。因为水是大脑的神经通路，所以DTI产生像花园里生长的葡萄藤网络那样漂亮的图像。科学家们现在可以立即确定大脑的某些部分和其他部分是怎样相连的。
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然而MRI技术有几个缺点。虽然它们的空间分辨率是前所未有的，可以定位小到三维空间中针尖大小的体素，但核磁共振成像时的分辨率不好。为了跟踪大脑中血液的路径几乎需要整整一秒钟，这听起来或许不算什么，但记住，电信号通过大脑几乎是瞬间的，因此MRI扫描可能错过一些思维模式的复杂细节。
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另一个问题是成本，一台MRI机动则数百万美元，所以医生经常要共享机器。但像其他技术一样，随着时间的演进其成本会降低。
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然而，过高的成本并没有阻止人们寻找MRI机在商业上的应用。一个想法是将磁共振成像扫描用作测谎仪，根据研究，测谎的精度可达95％或更高。对测谎的精度高低仍然是有争议的，但基本的想法是，当一个人说谎时，他同时也必须知道真相，要编造谎言，还要快速分析这个谎言与先前已知事实的一致性。今天，一些公司声称：MRI技术表明，当一个人说谎时前额叶和顶叶会亮起来。更具体地说，“眶额叶皮层”（眶额叶皮层除了其他功能外，还可作为大脑的“事实-校核器”在有错误时警告我们）变得活跃。这个地区就位于我们眼眶的后面，并因此得名。这一理论认为，眶额叶皮层为了解真相与谎言的差异进入超速运行状态。（在一个人说谎时，大脑的其他区域也亮起，如上内侧［superiormedial］皮层和涉及认知的下外侧前额叶皮层。）
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已经有一些商业企业提供MRI机器作为测谎仪，使用这些机器处理案件正进入法院系统。但重要的是应当注意，这些MRI扫描只在某些区域显示大脑活动的增加。而DNA结果的精度有时可以达到一百亿分之几或更高，MRI扫描却不能达到这个精度，因为编造一个谎言涉及大脑的许多区域，并且大脑的这些区域也负责处理其他类型的思想。
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心灵的未来 脑电图扫描
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另一个探测大脑深处的有用工具是脑电图（EEG），即脑动电流图。脑电图的引进可回溯到1924年，但直到最近才有可能使用计算机让从每个电极涌出的所有数据变得有意义。
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为使用脑电图（EEG）机，病人通常戴上一个看上去很新潮的头盔，头盔表面有很多的电极。（更先进的版本是在头上戴上一个包含一系列微小电极的发网。）这些电极检测在大脑中流动的微小的电信号。
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脑电图（EEG）扫描在几个关键的地方与磁共振成像（MRI）扫描不同。MRI扫描，正如我们已经看到的，发射无线电脉冲到大脑，然后分析“回声”。这意味着你可以改变无线电脉冲以选择不同的原子进行分析，用起来相当灵活。然而，脑电图机完全是被动的；也就是说，它分析大脑自然发出的微小的电磁信号。脑电图的优越性在于它能记录整个大脑中涌动的广泛的电磁信号，使科学家们可以测量在睡觉、沉思、放松、做梦……时大脑的整体活动。不同的意识状态，这些微小的电磁信号以不同的频率振动。例如，深睡眠对应于δ波（德尔塔波），振动频率为每秒0.1～4次（0.1～0.4赫兹）。积极的心理状态，如解决问题时对应于β波（贝塔波），振动频率为每秒12～30次（12～30赫兹）。这些振动使大脑的各个部分能共享信息和彼此沟通，即使它们是位于大脑的两侧。MRI扫描测量血流量一秒钟只能几次，而脑电图扫描可瞬间测量电的活动。
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图5 上图显示一个功能性磁共振成像机拍摄的图像，显示强烈的心理活动区。下图显示一个磁共振扩散张量成像机制作的花卉状图案，可以跟踪神经通路和大脑的连接。
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脑电图（EEG）扫描的最大优势是它的方便性和低成本。甚至高中的学生在自家的客厅里，在他们的头上戴上EEG传感器就能进行实验。
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然而，脑电图扫描的主要缺点是它已停滞发展有几十年，它的空间分辨率非常差。脑电图扫描拾取的脑电信号在它穿过颅骨后已经扩散了，使得它很难检测到源于大脑深处的异常活动。看着这个混乱的脑电图扫描信号输出，几乎不可能肯定地知道是大脑的哪一部分产生的。此外，轻微的运动，如移动手指，可以使信号产生畸变，有时使它无用。
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