211service.com
Smadzeņu attēlveidošana atklāj to, ko jūs skatāties
Zinātnieki ir soli tuvāk cilvēka vizuālās sistēmas digitālās versijas izveidošanai. Pētnieki Kalifornijas universitātē Bērklijā ir izstrādājuši algoritmu, ko var izmantot funkcionālās magnētiskās rezonanses (fMRI) attēliem, lai parādītu kustīgu attēlu, ko redz cilvēks.
Neirozinātnieki gadiem ilgi ir izmantojuši fMRI, lai pētītu cilvēka redzes sistēmu, kas ietver asins skābekļa līmeņa izmaiņu mērīšanu smadzenēs. Tas lieliski darbojas, pētot, kā mēs redzam statiskus attēlus, taču tas ir nepietiekams, ja runa ir par kustīgiem attēliem. Atsevišķa neironu aktivitāte notiek daudz ātrākā laika posmā, tāpēc pirms dažiem gadiem pašreizējā pētījuma pētnieki nolēma izstrādāt datormodeli, lai to izmērītu. Pētījums parāda, ka šī jaunā pieeja ir ne tikai veiksmīga, bet arī ļoti precīza.
Pētījums, kas parādās Pašreizējā bioloģija šonedēļ ir pirmā reize, kad kāds ir izmantojis smadzeņu attēlveidošanu, lai noteiktu, kādus kustīgus attēlus redz cilvēks. Tas varētu palīdzēt pētniekiem modelēt cilvēka vizuālo sistēmu datorā, un tas rada vilinošu izredzes, ka kādu dienu varēs izmantot modeli, lai rekonstruētu cita veida dinamiskus attēlus, piemēram, sapņus un atmiņas.
Pētījumā iesaistītie pētnieki stundām ilgi skatījās filmu priekšskatījumus, guļot fMRI aparātā. Pēc tam viņi rūpīgi dekonstruēja datus, lai katrai kadra sekundei būtu īpašs aktivizācijas modelis. Viņi palaida šos datus caur vairākiem dažādiem filtriem, lai secinātu, kas notiek neironu līmenī. Kad tas ir izdarīts, jums ir pilnīgs modelis, kas saista ar fMRI redzamo asinsrites sistēmu ar neironu darbību, kuru jūs neredzat, saka Džeks Galants, kurš pētījuma līdzautors ar kolēģi Šindži Nišimoto.
Pēc tam pētnieki apkopoja bibliotēku ar 18 miljoniem YouTube videoklipu, kas tika izvēlēti nejauši, lai objektīvi pārbaudītu savu modeli. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka fMRI var izmantot, lai noteiktu statiskus attēlus, kurus skatās subjekts, bet jaunais datora modelis piedāvāja iespēju rekonstruēt attēlus, kuriem bija kustības virziens, kā arī forma. Neviens iepriekš nav mēģinājis modelēt dinamisko redzi ar tik detalizētu līmeni, saka Džims Heksbijs, neiroattēlu eksperts Dartmutas koledžā, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Pētnieki izmantoja YouTube bibliotēku, lai modelētu to, kas notiks ar fMRI attēliem, kad viņi skatījās jaunu filmu reklāmkadru komplektu. Simulāciju un fMRI skenēšanas rezultāti bija gandrīz identiski. Parasti šādu precizitāti iegūst tikai fizikā, nevis neirozinātnē, saka Bendžamins Singers, Prinstonas universitātes fMRI pētnieks, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Tas ir tour de force, kas apvieno gadu desmitiem ilgušu darbu.
Pētījumam ir divi galvenie brīdinājumi. Pētnieki izmantoja fMRI datus tikai no viena redzes sistēmas apgabala - V1 zonas, kas pazīstama arī kā primārā vizuālā garoza. Un modeļi tika pielāgoti katram priekšmetam. Mēģināt izstrādāt modeli, kas derētu visiem, būtu bijis pārāk grūti, saka Galants, lai gan viņam ir aizdomas, ka nākotnē varētu izstrādāt vispārīgāku modeli.
Šī pētījuma galvenais mērķis ir izveidot cilvēka smadzeņu skaitļošanas versiju, kas redz pasauli tā, kā mēs to darām. Pētījums arī parāda neparedzētu esošās tehnoloģijas izmantošanu. Visi vienmēr uzskatīja, ka ar fMRI nav iespējams atjaunot dinamisku smadzeņu darbību, saka Gallants.