211service.com
Czytanie w myślach za pomocą funkcjonalnego MRI
Naukowcy mogą dokładnie przewidzieć, które z tysiąca zdjęć ogląda osoba, analizując aktywność mózgu za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Podejście to powinno rzucić światło na sposób, w jaki mózg przetwarza informacje wizualne, i pewnego dnia może zostać wykorzystane do rekonstrukcji snów.
[Badania] sugerują, że pomiary aktywności mózgu oparte na fMRI zawierają znacznie więcej informacji na temat leżących u ich podstaw procesów nerwowych, niż wcześniej doceniano, mówi Jacka Gallanta , neurolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i starszy autor badania.
FMRI wykrywa przepływ krwi w mózgu, dając pośredni pomiar aktywności mózgu. Większość dotychczasowych badań fMRI wykorzystywała tę technologię do wskazywania części mózgu zaangażowanych w różne zadania poznawcze, takie jak czytanie lub zapamiętywanie twarzy. Nowe badanie uwzględnia jednak nowy trend w fMRI: wykorzystanie tej technologii do analizy przetwarzania informacji neuronowych. Wykorzystując modele komputerowe do analizy rodzajów informacji zebranych z aktywności neuronowej, naukowcy mogą spróbować ocenić, w jaki sposób sygnały neuronowe są przetwarzane w różnych obszarach mózgu i ostatecznie łączone w spójną percepcję. Naukowcy już wcześniej stosowali to podejście, aby pokazać, że pewne informacje wizualne można pozyskać z danych obrazowania mózgu, takich jak to, czy dana osoba patrzy na twarze lub domy.
Według badania opublikowanego w środę w internetowej wersji czasopisma Natura , naukowcy najpierw zebrali informacje o tym, jak mózg przetwarza obrazy, rejestrując aktywność w korze wzrokowej, gdy badani oglądali kilka tysięcy losowo wybranych obrazów. Neurony w tej części mózgu reagują na określone aspekty sceny wizualnej, takie jak plama silnie kontrastującego światła i ciemności, więc aktywność rejestrowana w każdym obszarze skanu mózgu odzwierciedla informacje wizualne przetwarzane przez neurony w tym obszarze mózgu. mózg. Naukowcy skompilowali te informacje, aby opracować model komputerowy, który przewidywałby wzorzec aktywności mózgu wyzwalany przez dowolny obraz.
Kiedy później ochotnikom pokazano nowy obraz, który nie był uwzględniony w pierwszym zestawie, model komputerowy był w stanie poprawnie przewidzieć, na który obraz ze 120 lub 1000 możliwości osoba patrzyła z odpowiednio 90 lub 80 procentową dokładnością.
Potrafią to zrobić z zaskakującą dokładnością, mówi Frank Tong , neurolog z Vanderbilt University w Nashville, TN, który nie był zaangażowany w badania. Ludzie będą zdumieni, ile informacji wizualnych udało się tym badaczom wydobyć z mózgu.
Gallant i jego zespół planują wykorzystać tę technologię do lepszego zrozumienia działania układu wzrokowego, budując modele obliczeniowe różnych teorii, a następnie testując ich zdolność do interpretacji skanów mózgu. Najbardziej bezpośrednim sposobem testowania teorii na temat tego, jak mózg przekształca informacje, jest pomiar, jakie informacje są przechowywane w różnych częściach umysłu danej osoby i jak zmieniają się one ze struktury na strukturę, mówi Kena Normana , neurolog z Princeton University w New Jersey, który nie był zaangażowany w badania. Podobne metody mogą być również przydatne w określaniu, w jaki sposób te kroki idą nie tak u osób z różnymi rodzajami deficytów poznawczych, mówi.
Takie podejście może również rzucić światło na trudne do zbadania zjawiska poznawcze, takie jak uwaga. Na przykład, gdy osoba patrzy na zdjęcie narciarza na górze, może skupić się na narciarzu na pierwszym planie lub na górskiej scenerii w tle. Dokładnie, jak to się dzieje, jest głównym otwartym pytaniem w neuronauce poznawczej. Aktywność neuronowa, a tym samym informacje przechwycone przez fMRI, mogą się zmieniać w zależności od tego, na czym dana osoba skupia swoją uwagę. Modele komputerowe opracowane przez Tonga wykazały wczesne sukcesy w przewidywaniu, gdzie dana osoba skupia swoją uwagę przy użyciu podobnego podejścia.
Na dłuższą metę technologia ta może zostać wykorzystana do badania jeszcze bardziej efemerycznych zjawisk, takich jak sny. Obecnie nie wiadomo, czy procesy takie jak śnienie i wyobraźnia są realizowane w mózgu w sposób funkcjonalnie podobny do percepcji, mówi Gallant. Jeśli tak, to techniki opracowane w naszym badaniu powinny mieć bezpośrednie zastosowanie.
Jednak Gallant i inni ostrzegają, że technologia nie jest jeszcze w stanie odtworzyć od podstaw tego, co dana osoba widzi. Chociaż naukowcy pracują nad tą zdolnością, jest ona w dużej mierze ograniczona przez samą rozdzielczość fMRI. Obecne urządzenia do skanowania mózgu mają rozdzielczość przestrzenną około jednego milimetra, czyli obszar zawierający setki neuronów, z których każdy reaguje na różne bity informacji wizualnej.
Jednym z najbardziej prowokacyjnych potencjalnych zastosowań tego typu technologii czytania w myślach jest wykrywanie kłamstw – na przykład próba ustalenia bezpośrednio na podstawie aktywności mózgu, czy podejrzana rozpoznaje zdjęcie miejsca przestępstwa, którego, jak twierdzi, nigdy nie odwiedziła. (Patrz Obrazowanie oszustwa w mózgu.) Większość neuronaukowców uważa, że nie ma wystarczających danych, aby ustalić, czy jest to niezawodna metoda wykrywania kłamstw, a Gallant twierdzi, że jego technologia prawdopodobnie nie sprawi, że będzie to więcej. Każde urządzenie czytające mózg, które ma na celu dekodowanie przechowywanych wspomnień, będzie nieuchronnie ograniczone nie tylko samą technologią, ale także jakością przechowywanych informacji.