在交互體驗中探秘腦科學

文／莫小丹

美國南佛羅里達科學中心和水族館（South Florida Science Center and Aquarium）位于景色秀美的西棕櫚灘，其前身是創辦于1961年的棕櫚灘縣少年博物館。在60年發展歷程中，該館不斷增改擴建，積累特色，2013年正式更名為美國南佛羅里達科學中心和水族館。該館的建館理念是激勵觀眾“向科學敞開心扉”，教育目標是為各個年齡段的觀眾提供前沿科技展示和教育項目，鼓勵年輕人走上與前沿科技相關的職業道路，同時致力于營造良好的科技創投氛圍，全面配合棕櫚灘縣高新科技產業集群的布局建設。

多年來，該館舉辦的展覽也都體現了這一理念。繼成功舉辦生態學展與納米技術展后，2019年為展示腦科學領域的研究成果以及未來應用，該館推出了“人腦之旅”展覽。

此展覽位于博物館西翼的常設展廳，包括30件互動展品，從微觀和宏觀的尺度真實展現人腦的復雜結構及功能，以最新科學研究成果闡釋大腦如何控制感官、思維和情緒；緊扣公眾最為關切的“如何維持健康的大腦”這一問題，探討腦疾病診斷與治療措施。展覽旨在破除過去各種對大腦的誤解，倡導公眾采取健康的生活方式以維持大腦最佳狀態。展覽使用最新的多媒體數字技術，將知識積累轉變為體驗積累，讓各年齡段觀眾產生了共鳴；而展品的內容也會隨著新研究成果的出現而不斷更新，以適應信息爆炸時代知識更新的需求。

使用觸控交互技術營造“身臨其境”的體驗

展品“深潛”利用Unity3D技術繪制了大腦結構的動態3D解剖圖像，從大腦皮層的顳葉至單個神經元細胞和突觸層層展開，觀眾通過觸摸控制臺瀏覽、搜索人類大腦皮層的不同結構，在科學家構建的一張3D“大腦地圖”上自由穿梭旅行。操作界面還同步投射于一面弧形墻上，方便周圍其他觀眾一同觀看。

展品“大腦發育墻”是一面交互式視頻墻，支持多位觀眾同時使用。它采用非接觸式互動技術，通過精準感知觀眾手部位置和微小動作來實現觀眾與展品的互動。觀眾沿著墻壁移動時，揮動手臂，即可通過浮動窗口選擇生命周期的不同階段，每一階段均以信息可視化技術和人腦高清掃描圖像，向觀眾展示影響大腦發育的因素及大腦的變化。

這兩件展品都是通過直觀的形象、藝術性的展示方式，讓枯燥難懂的知識生動起來。觀眾在與展品的互動中，也從“觀看模式”轉變為“體驗模式”，激發出對人腦的探索欲望。

利用尖端科研設備營造科研氛圍

展品“腦機接口——神經假體”展示了科學家研發生物工程機械手所運用的科學原理和應用場景。機械手與人類的指尖類似，配備先進的觸摸傳感器，幫助機械手“感知”周圍環境，為后續的手部操作提供信息。比如它感知環境壓力變化后，通過數據分析即可基于物體重量或軟硬程度調整其抓力。而人類使用“腦機接口”則可控制機械手。電腦在解碼大腦的運動意圖后，實現大腦與假肢設備之間的直接通信，從而實現人腦對機械手動作的控制。因此，腦機接口研究在康復醫療領域有著廣泛的應用前景。由于操作簡便，觀眾容易參與其中，親身體驗科學家的尖端科研設備，從完全被動的信息接收者轉為參與者，在設定的生活場景中，加深對腦科學的理解。

重視創造多種“標志性”體驗

展區“感官畫廊”專為低齡兒童設計，他們可以聽到成年人聽不到的聲音，識別熟悉的氣味，嘗試盲人拼圖等，通過整合多重感官（聽覺、視覺、味覺、觸覺、嗅覺），產生更深的體驗，以沉浸、感官體驗的方式來感知世界，既讓人全身心投入，也能引人反思、寓教于樂。

“人腦之旅”展覽讓公眾了解腦科學與腦健康研究領域的前沿科技進展，體驗腦機接口等最新技術與產品，引發青少年對未來科技發展方向的思考。