你讀過《哈利波特與魔法石》嗎？有人說這本書告訴了他朋友的重要性，還有人說這本書告訴人們輕易做出的決定很少是正確的。而卡內基-梅隆大學的科學家們卻選取了這本書中的一個章節進行了一項研究：確定在人們閱讀的時候，不同的腦部區域都在做些什麼。
模型分辯大腦認知過程
卡內基梅隆大學機器學習系的研究者讓8名受試者閱讀《哈利波特》中的一章，並在他們閱讀的時候對它們進行了功能性核磁共振成像掃描（fMRI）。研究人員對閱讀該章節時每4個字產生的每一立方毫米的掃描結果進行詳細分析。研究結果首次將閱讀計算模型整合起來，從而明確哪些腦組織在句子分析，確定詞彙含義和理解人物關係等過程中起重要作用。
機器學習系的主任湯姆·米歇爾（Tom Mitchell）和博士生蕾拉·韋赫貝（Leila Wehbe）表示，該模型足以準確地預測在閱讀小說文欄位落時的大腦fMRI活躍程度，對同一個人閱讀兩個不同段落的分辨準確率達到74%。
「我們起初對該模型是否成功表示懷疑，」米歇爾說，同時分析多個大腦的子處理過程在認知神經科學界是前所未有的。「不過結果卻出奇地好，現在我們已經獲得了這些奇妙的大腦地圖來展示它是如何思考各種各樣的事情的。」
搞清閱讀中的問題在哪裡
韋赫貝和米歇爾說該模型仍舊不夠精準，但或許某一天可以用於研究和診斷閱讀功能障礙，比如失讀症，或者可以再追蹤因中風導致語言能力受損的患者的恢復狀況等領域發揮用武之地。教育工作者也可以用到它，比如學生在學習外語時遇到困難，可以通過它來明確問題的原因。
「假設我在學習某種新語言時遇到困難，可能要花上很久才能弄明白到底困在哪裡，」米歇爾說。「當我無法理解一個句子時，我無法說清楚我究竟不理解哪裡。但是大腦掃描可指出我的大腦裡負責語法的區域的活躍度出了問題，或是因為某個我不認識的單詞。」
慢速掃描優勢展現
卡耐基梅隆及來自世界上其他地方的研究人員，已經開始使用fMRI掃描來確定與特定詞彙或短語甚至情感有關聯的腦部區域活動模式。但這些研究一直以來都是在嚴格控制的條件下進行的，每次僅能就一個參數進行分析。這些試驗本身是非自然條件下的，通常只涉及單個詞彙或短語，但慢速fMRI的應用——每次2秒掃描一次——使其他方法變得遜色。
韋赫貝通過研究確信，當人們以接近正常的方式閱讀一個吸引人的故事的時候，可以同時針對多個子認知過程進行研究。她認為使用真實的文本段落作為實驗刺激原，可為不同的詞彙屬性提供豐富的樣本，從而有助於揭示與這些不同屬性關聯的大腦區域。
「在蕾拉的實驗中，所有的受試者都沒有睡著，」米歇爾說道。
研究者為了匹配fMRI掃描，設計了讓人們每半秒只能看見1個單詞——2秒看4個單詞的方法。每個單詞，他們確定了195個具體屬性——從包含的字母數到在該段落的位置。他們使用了機器學習算法對每立方釐米大腦閱讀每4個單詞的活動程度進行分析。
「該算法可以一點點地將與特定功能相關的大腦特定區域區分開。」 韋赫貝說。
「研究受試者閱讀了《哈利波特與魔法石》的第9章，有關哈利波特的第一節飛行課，」研究者說，「我們發現小說人物的運動，比如當他們在掃把上飛行的時候，與負責感知他人情感的大腦區域的激活有關聯。同樣的，故事中的人物的出現與我們大腦中負責感知處理他人意圖的區域的活躍度有關。
探索大腦閱讀剛剛開始
大腦究竟是如何創造這些神經編碼的，這始終是個迷。研究人員表示，儘管如此，這一研究是探索大腦在人們閱讀的時候是如何工作的一個開始。
「它有點像DNA指紋技術-你可能並不了解DNA的所有功能，但是它有助於我們理解細胞功能或進化。」米歇爾說。「這一閱讀模型起初就是這樣一種指紋技術。
韋赫貝和米歇爾的一項支持性研究在今年秋天的自然語言處理實證方法會議上進行了匯報，該研究使用腦磁描記法（MEG）記錄在閱讀《哈利波特》時的大腦活動。MEG可以以毫秒為單位記錄大腦活動，而不是像fMRI掃描那樣每2秒記錄一次，但卻無法像fMRI那樣對活躍區域進行定位。研究發現詞彙是如何整合成為記憶的——大腦首次通過視覺認知一個詞彙，然後開始獲取這個詞彙的屬性，之後把它擬合到的故事背景中。（編輯：粉條er）
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