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相機，是一種儀器。1839 年的法國，一臺結合化學反應與光學原理的木箱誕生。法國發明家涅普斯（Joseph Nicéphore Niépce）將它對準家中窗外，歷經八小時曝光，成功地將風景固定在一面金屬板上――這是世界上第一張照片（圖一）。這項技術首次讓人類能以機械方式，將世界的形體與時間凝結。相機的出現，從此改變了我們觀看世界的方式。

圖一 | （Joseph Nicéphore Niépce）

從最初依賴感光化學的攝影技術到笨重怕光的機械裝置，再到可攜帶並可外接閃光燈的戰用底片機，直到今日手中的手機鏡頭。影像技術的進步，讓攝影變得不再僅是記錄植物樣貌、權貴肖像、戰爭畫面或旅行證據；而是成為我們每個人生活的一部分――我們不停地拍攝，同時，也不停地觀看。影像被快速地產生也被大量地觀看。

但影像真的只是現實世界的複製品嗎？我們拍下這一瞬的意義究竟是什麼？ 而這些影像代表什麼？我們又如何理解一張影像的真正意涵，而不僅停留在它的表面形式？

或許，我們該從觀者的「詮釋」切入。而如果影像的意義來自觀看本身，那麼影像的範疇將不僅局限在透過機械創作出影像。現實世界中的一朵雲、一幅畫，在未被觀看之前， 它們只是自然現象、生物或物體的存在。然而被觀看時， 它卻成為了一個「影像」。

帶著這樣的問題意識，我們離開編輯室，走進臺灣大學心理系，拜訪長期研究視覺與大腦的教授陳建中。他帶我們一窺科學家是如何透過腦造影技術，建構觀者腦內的影像。訪談當日，陳建中爽朗的性格，與我們暢聊將近三個小時。本篇內容將重新爬梳整體脈絡，深入探討「心中的景色」如何被拆解與理解。

在正式進入內容前， 先與讀者簡單介紹生物體神經的運作方式， 以及科學家主要會用哪些儀器來拍攝及量測大腦的活動。

● 神經訊號的傳遞：神經元的細胞膜上有許多離子通道蛋白（ion channel protein），當離子通過這些離子通道蛋白時，會造成細胞內外產生電位差，進而形成膜電位，而神經便是靠膜電位將訊號一路傳遞。
● 功能性磁振造影（functional magnetic resonance image, fMRI）：主要是在量測神經活動的代謝，透過量測神經細胞微血管的血液含氧量變化，來了解神經元對氧氣的消耗。
● 腦磁波儀（magnetoencephalography, MEG）：偵測神經細胞產生電流時所產生的電生磁效應，由於產生的磁場非常微弱，所以MEG 測量磁場的量測儀需要非常敏銳。
● 腦電圖（electroencephalography, EEG）：將電極貼於頭皮上，並量測神經元傳遞訊號時產生的電位差，形成一連串具有時間性的電波圖。

第零之地：潛進腦中活動的開端

：「當時正值二戰結束，研發核彈的曼哈頓計畫（Manhattan Project）不再運作，科學家開始在想核子技術還可以拿來做哪些應用？生物學家開始思考核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）能不能拿來量測生物體？不過當時，「核」這個詞非常負面，所以生物學家將NMR中的N去掉； 加上量測出來的結果是一張影像，所以科學家就再把image加上去，MRI 一詞便因此誕生。相比X 射線（X-ray），MRI 可以從各種角度，包含由上而下拍攝身體的結構，有助於各種醫療診斷。不過當時MRI 拍攝的速度非常慢，照一張影像大約需要數分鐘， 所以在MRI 剛出現時， 它的應用僅限在醫療上，從來沒有人想到拿來拍攝神經活動。一直到1980 年代，MRI 有了很大的突破，也就是造影的速度變得非常快速，這也讓科學家開始將MRI 拿來量測大腦神經活動的變化。1992 年， 同時有兩個研究團隊成功拍攝出大腦神經活動變化的MRI 影像。而幾乎也在此同時，EEG 的技術發展出能同時量測100多個電極的訊號，MEG 也在當時成功提高量測生物體磁變化的靈敏度。」

其實一開始MRI並不是拿來測量腦的，這是歷史上第一個MRI。陳建中指著螢幕與我們分享，這是被稱為「MRI 之父」的醫師達馬迪安（Raymond Damadian）研發出的第一臺MRI 與受試者。（Huettel, S. A. et al., 2009 ）

該如何了解一個人在想什麼？究竟fMRI是如何「拍攝」出人類大腦的活動？

：「我先從原理講起，神經只要有活動，就會消耗大量的氧氣，而當血液中的氧氣被消耗時，fMRI的訊號就會下降。不過科學家其實不是在看下降的訊號，因為下降的幅度太小了！我們在看的是，當血液中氧氣被消耗的瞬間，身體偵測到血氧濃度降低時，會認為該處缺氧，因此讓周圍血管擴張。此時，大量的帶氧血紅素透過運輸系統送達，使得fMRI 的訊號會瞬間變強， 一路衝上去，之後訊號才會再漸漸趨平。而這大幅提升的訊號，便是科學家在觀測的指標。所以fMRI 並不是在量測大腦活動，而是在量測神經細胞附近微血管中的血氧變化。也因此，許多科學家在剛開始將fMRI 拿來量測大腦時，便提出了許多質疑，他們質疑或許量測出來的訊號只是因為高血壓或心血管疾病，讓微血管血氧有變化而已。一直到2000年左右，科學家量測猴子大腦的電反應及fMRI，結果顯示兩個訊號高度相關，才讓科學家鬆一口氣，fMRI 是真的在量測神經活動！」

Mind Reading

《紐約時報》（New York Times）在2005 年，刊了一篇報導並將標題稱作Mind Reading〔註〕，當時正值fMRI、電腦運算及人工智慧（ artificial intelligence, AI ）的起步，神經科學家藉此將fMRI 與電腦運算結合在一起，而帶來了嶄新的研究結果。……【更多內容請閱讀科學月刊第668期】

〔註〕中文譯作讀心術。