想象一下，能够将一种新的活动模式植入人的大脑，从而让他们拥有更快的学习速度，或者更好地治疗精神疾病和发育障碍，如抑郁症或自闭症。现在想象一下，不需要脑部手术或任何物理操作，你就能做到这一点。听起来像科幻小说？

现在依然如此。但这正是罗彻斯特大学（University of Rochester）大脑与认知科学及神经科学助理教授卡洛琳·乔丹（Coraline Iordan）一直在努力的研究目标，她首次展示了这确实可以实现，尤其是在学习新的视觉物体类别方面。

一般来说，当我们的大脑通过经历、学习或指导发生变化时，就会发生学习。但是，乔丹和他在耶鲁大学和普林斯顿大学的同事们成功地测试了一种新颖的方法，通过外部操纵和神经反馈来教人类大脑学习——他们称之为大脑活动模式的“雕刻”。这项研究发表在《PNAS》上。 

研究人员表示：“通过我们的方法，不仅可以将复杂的脑部模式引导到已知的模式中，而且还能直接在大脑中写入一个新的模式，并测量这一变化对个人行为有什么影响。”

大脑雕刻——一种新的学习方法？

科学家们使用实时神经成像和逐秒神经反馈来修改大脑对视觉目标的表征和处理信息的方式。研究人员让参与者躺在功能性磁共振成像仪（fMRI）内，并让他们观看他们头顶上的镜子中的物体投影，镜子看起来像一个小屏幕。物体——一个抽象的形状，有些参与者形容它像花瓣、植物球茎或蝴蝶——在参与者的镜子上轻轻地跳动，直到他们通过自己的思维过程“移动”它，达到科学家事先选择的脑部活动模式（通过fMRI实时监测）。研究人员指示参与者“生成一种心理状态”，以减少该形状的摆动，但并未教导参与者如何实现这种心理状态。 

普林斯顿大学的认知神经科学家、合著者乔纳森·科恩（Jonathan Cohen）表示：“这项研究的一个显著特点是，新类别的神经反应和相应行为发生时，参与者并没有明确意识到这些类别的存在，表明心理学中关于内隐处理——即在没有意识的情况下，依然能够对信息作出有意义反应——的长期研究传统同样也适用于新神经表征的学习与形成。”

在这项研究中，研究人员给予参与者的即时反馈意味着，一旦他们成功地使视觉物体的表征与研究人员事先指定的大脑活动模式更加相似，而不是以物体在他们大脑中自然呈现的方式，物体就停止在镜子上晃动。换句话说，科学家们开发了一种方法，能够让人们学习新的视觉物体类别，不是通过教他们这些类别是什么，而是通过改变他们在观看这些类别中的单个物体时大脑的工作方式。

Iordan解释道：“我们并不是教你某个东西然后测量大脑的变化，而是我们将一个新类别直接写入你的大脑——这个类别本来会出现在你自己学习的过程中。然后我们测试了你是否看到了我们插入的新类别。结果证明，你确实看到了。”

为了确保参与者有很高的动力去做成，如果他们成功地阻止了图象的晃动，他们就会得到金钱奖励。

未来的应用

科学家们正在努力更好地理解患有各种神经精神、发育或心理障碍（如重度抑郁症、视觉性失认症（无法识别日常物品）和自闭症）的人群的大脑功能究竟发生了什么变化。乔丹表示，像他们这样的研究方法最终可能在临床治疗中发挥作用，通过修改患者的大脑模式，使他们的大脑模式看起来更接近于神经正常人群的大脑模式，这可能会带来新的治疗方法，无论是单独使用还是与现有治疗手段结合使用。

“这项研究是迄今为止最有力的实时fMRI大脑训练演示之一。乔丹博士使用神经反馈帮助人类在大脑中创建了一个类别，从而影响了他们的行为。”耶鲁大学的心理学家、研究共同作者Nicholas Turk-Browne说，“未来，这一发现可能会为脑机接口和临床干预的开发提供指导。”

这项研究的核心在于科学家们以一种前所未有的方式来接触大脑。

“我们基本上颠覆了学习的常规方式，教会了你的大脑某些东西，虽然你从未显式地获得过这些信息，但它却促使你间接地获取了这些信息。”乔丹表示，“这告诉我们，我们以一种以前无法做到的方式接触到了大脑中学习的本质——包括学习更复杂的事物，比如整个物体类别、复杂的视觉事物，甚至可能在未来学习更为复杂的内容。”

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