在心靈哲學中， “腦波儀”是一種虛構的裝置，用今天的語言來說就是腦-計算機介面，它可以讀取某人腦中的內容。自體腦波儀是一種應用於自身大腦的裝置。您將能夠看到自己大腦的運作，觀察其所有神經細胞，從而觀察到您自身意識思維的轉瞬即逝的生物電活動。這個想法存在一種奇怪的迴圈性。觀察自身大腦的思維產生了正在觀察這個大腦的思維。這種怪異性將如何影響大腦？神經科學比許多人認為的更快地回答了這個問題。但首先，讓我們瞭解一些背景知識。
癲癇發作——過度同步、自我維持的神經放電，有時會吞噬整個大腦——是一種常見的神經系統疾病。這些反覆發作和陣發性的大腦痙攣透過藥物來控制，這些藥物可以抑制潛在迴路中的興奮並增強抑制。然而，藥物並非總是有效。當懷疑區域性異常，例如疤痕組織或發育錯亂，觸發癲癇發作時，神經外科醫生可能會切除病變組織。
為了最大限度地減少副作用，至關重要的是要查明癲癇發作的起源位置；神經心理學測試、腦部掃描和腦電圖有助於確定這一點。但是，如果從外部觀察不到結構性病變，醫生就會開始進行侵入性手術。神經外科醫生透過在顱骨上鑽的小孔，將十幾個左右的電極插入大腦的軟組織中，並將它們留在原位大約一週。在此期間，患者在醫院病房生活和睡覺，並持續監測來自導線的訊號。當癲癇發作時，醫生會三角定位異常電活動的起源。隨後破壞或切除病變組織塊可以減少癲癇發作的次數——有時甚至完全消除。
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加州大學洛杉磯分校大衛格芬醫學院的神經外科醫生兼神經科學家伊扎克·弗裡德是世界頂級的這一高難度專業的專家之一，這需要高超的技術技巧。弗裡德和他的同事完善了一種癲癇監測的變體，其中電極是空心的。這種改變使他們能夠將微小的導線直接插入灰質中。使用適當的電子裝置和精密的訊號檢測演算法，這些微型電極從數十億細胞的持續背景噪音中，拾取僅僅 10 到 50 個神經元的微弱喋喋不休的聲音。
從感覺通向記憶
在弗裡德的監督下，來自我實驗室的一個小組——羅德里戈·奎安·奎羅加、加布裡埃爾·克雷曼和萊拉·雷迪——在內側顳葉的叢林中發現了一組非凡的神經元，這裡是許多癲癇發作的源頭。這個區域位於大腦深處，包括海馬體，它將視覺和其他感覺感知轉化為記憶。
我們爭取了幾位癲癇患者的幫助。當他們等待癲癇發作時，我們向他們展示了大約 100 張熟悉的人物、動物、地標建築和物體的照片。我們希望其中一張或多張照片會促使一些受監測的神經元發出爆發式動作電位。大多數時候，搜尋都一無所獲，儘管有時我們會遇到對物體類別（例如動物、戶外場景或一般面孔）有反應的神經元。但少數神經元更具辨別力。一個海馬神經元僅對女演員詹妮弗·安妮斯頓的照片有反應，而對其他金髮女郎或女演員的照片沒有反應；此外，該細胞對七張非常不同的詹妮弗·安妮斯頓的照片都有反應。我們發現了對特蕾莎修女、可愛的小動物和勾股定理a2 + b2 = c2的影像有反應的細胞。
這些細胞及其同類細胞——因為對於任何一個概念，內側顳葉中可能都有數千個這樣的細胞——編碼一個概念，例如詹妮弗·安妮斯頓，無論患者是看到還是聽到她的名字，還是看她的照片。將它們視為詹妮弗·安妮斯頓的柏拉圖式理想的細胞基質。無論這位女演員是坐著還是跑步，無論她的頭髮是盤起來還是散開，只要患者認出詹妮弗·安妮斯頓，這些神經元就會活躍起來。
沒有人天生就擁有對詹妮弗·安妮斯頓具有選擇性的細胞。就像雕塑家耐心地從大理石塊中釋放出米洛的維納斯或聖母憐子像一樣，大腦的學習演算法雕刻了概念神經元嵌入其中的突觸場。每次您遇到特定的人或物體時，都會在更高階的皮質區域中生成類似的神經元放電模式。內側顳葉中的網路會識別出這種重複模式，並將特定的神經元分配給它們。您擁有編碼家庭成員、寵物、朋友、同事、您在電視上看到的政治家、您的筆記型電腦、您喜歡的繪畫的概念神經元。
相反，您沒有很少遇到的事物的概念細胞，例如剛剛遞給您一杯脫脂印度茶拿鐵咖啡的咖啡師。如果您與她成為朋友，稍後在酒吧遇到她，並讓她進入您的生活，內側顳葉中的網路將識別出相同的放電模式反覆出現，並將概念細胞連線起來以代表她。
概念細胞令人信服地證明，意識體驗的特異性在細胞水平上具有直接的對應物。假設您正在回憶瑪麗蓮·夢露站在地鐵格柵上的標誌性場景，試圖阻止風吹起她的裙子。這種意識感知將由數百或數千個神經元的聯合引起，而不是像通常假設的那樣由數十億個神經元引起。
使概念可見
最近，來自我的實驗室的莫蘭·瑟夫和其他人，與弗裡德一起，將幾個概念細胞連線到一個外部顯示器，以視覺化患者的想法。這個想法看似簡單，但實施起來卻非常困難。瑟夫是一位計算機安全專家和電影製作人，後來成為加州理工學院的研究生，他花費了三年時間才完成這一壯舉。讓我帶您瞭解一個例子。瑟夫記錄了一個神經元的活動，該神經元對演員喬什·布洛林（患者從她最喜歡的電影《七寶奇謀》中認識他）的影像有反應，以及另一個神經元的活動，該神經元對我剛才提到的瑪麗蓮·夢露場景有反應。患者看著一個顯示器，其中疊加了這兩張影像，這兩個細胞的活動控制著她在混合影像中看到布洛林或夢露的程度。
每當患者將思想集中在布洛林身上時，相關的神經元就會更強烈地放電。瑟夫安排了反饋，使得這個細胞相對於另一個細胞放電越多，布洛林就越可見，夢露的影像就越淡出，反之亦然。螢幕上的影像不斷變化，直到只剩下布洛林或只剩下夢露可見，試驗才結束。患者很喜歡它，因為她覺得她完全是用自己的思想控制著電影。當她專注於夢露時，相關的神經元增加了它們的放電率，競爭概念布洛林的細胞抑制了它們的活動，而絕大多數神經元仍然不受影響。
這似乎像是兩個人參與了這個實驗，就像 1999 年的電影《成為約翰·馬爾科維奇》中，木偶師克雷格佔據了演員約翰·馬爾科維奇的頭部一樣。一個是患者的思維，指示她的大腦思考夢露。另一個是按照思維的願望行事的人——即內側顳葉中的神經細胞，它們相應地向上和向下調節它們的活動。但兩者都是同一個大腦的一部分。那麼誰控制誰？誰是木偶師，誰是木偶？
心靈-身體聯絡的所有怪異之處都顯而易見。患者每次夢露神經元放電時都不會感到瘙癢；她不會想，“抑制，抑制，抑制”，以將布洛林從螢幕上驅逐出去。她完全不知道自己的大腦內部發生了什麼。然而，對夢露的想法轉化為特定的神經元活動模式。她現象思維中的事件在她物質大腦中找到了它們的平行對應物。心靈震動與大腦震動同時發生。