Jauna tehnika rada attēlus no uztveres smadzeņu darbības
Toronto Scarborough universitātes neirozinātnieki ir izstrādājuši attēlveidošanas tehniku, kas var rekonstruēt attēlus par to, ko cilvēki uztver, pamatojoties uz viņu smadzeņu darbību, ko apkopo EEG.
Konkrēti, jaunā metode spēj digitāli rekonstruēt testa priekšmetu redzamos attēlus, pamatojoties uz elektroencefalogrāfijas (EEG) datiem.
“Kad mēs kaut ko redzam, mūsu smadzenes rada mentālu uztveri, kas būtībā ir šīs lietas garīgais iespaids. Mēs varējām iemūžināt šo uztveri, izmantojot EEG, lai iegūtu tiešu ilustrāciju par to, kas notiek smadzenēs šī procesa laikā, ”stāsta Dens Nemrodovs, Adriana Nestora laboratorijas pēcdoktorants.
Pētījumam testa priekšmetiem, kas bija piesaistīti EEG iekārtām, tika parādīti seju attēli. Viņu smadzeņu darbība tika reģistrēta un pēc tam izmantota, lai digitāli atjaunotu attēlu subjekta prātā, izmantojot tehniku, kuras pamatā ir mašīnmācīšanās algoritmi.
Tas nav pirmais gadījums, kad pētnieki ir spējuši rekonstruēt attēlus, pamatojoties uz redzes stimuliem, izmantojot neiro attēlveidošanas paņēmienus, jo iepriekšējie pētījumi ir rekonstruējuši sejas attēlus no funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (fMRI). Šis jaunais pētījums tomēr ir pirmais, kurā izmantoti EEG dati.
Kaut arī tādas metodes kā fMRI, kas mēra smadzeņu darbību, nosakot asins plūsmas izmaiņas, var sagrābt sīkāku informāciju par notiekošo konkrētās smadzeņu zonās, EEG ir lielāks praktiskais potenciāls, ņemot vērā, ka salīdzinājumā tas ir biežāk sastopams, pārnēsājams un lēts.
EEG ir arī lielāka laika izšķirtspēja, kas nozīmē, ka tā var detalizēti izmērīt, kā uztvere attīstās laikā līdz milisekundēm, skaidro Nemrodovs.
“FMRI uztver darbību sekundes laika skalā, bet EEG - milisekundes mērogā. Tāpēc mēs ar ļoti smalku informāciju varam redzēt, kā sejas uztvere attīstās mūsu smadzenēs, izmantojot EEG, ”viņš saka. Patiesībā pētnieki varēja novērtēt, ka mūsu smadzenēm nepieciešamas aptuveni 170 milisekundes (0,17 sekundes), lai veidotu labu redzamās sejas attēlojumu.
Šis pētījums sniedz apstiprinājumu tam, ka EEG ir potenciāls šāda veida attēlu rekonstrukcijas piezīmēm Nemrodovs, par ko daudzi pētnieki šaubījās par iespējamo, ņemot vērā tā acīmredzamos ierobežojumus. Izmantojot EEG datus attēlu rekonstrukcijai, no neirotehnoloģiskā viedokļa ir liels teorētiskais un praktiskais potenciāls, jo īpaši tāpēc, ka tas ir salīdzinoši lēts un pārnēsājams.
Runājot par nākamajām darbībām, pašlaik notiek darbs, lai pārbaudītu, kā attēlu rekonstrukciju, pamatojoties uz EEG datiem, varētu veikt, izmantojot atmiņu, un piemērot plašākam objektu lokam ārpus sejām. Bet galu galā tam varētu būt arī plaša spektra klīniskā pielietošana.
“Tas varētu nodrošināt saziņas līdzekļus cilvēkiem, kuri nespēj mutiski sazināties. Tas varēja radīt neironu rekonstrukciju ne tikai tam, ko cilvēks uztver, bet arī tam, ko viņš atceras un iztēlojas, par to, ko vēlas izteikt, ”saka docents Adrians Nestors.
"Tam varētu būt arī tiesu iestāžu pielietojums tiesībaizsardzības jomā, lai vāktu aculiecinieku informāciju par potenciālajām aizdomās turētajām, nevis paļauties uz skicmāksliniekam sniegtajiem mutiskajiem aprakstiem."
Pētījums, kas tiks publicēts žurnālā eNeuro, finansēja Kanādas Dabaszinātņu un inženierzinātņu pētījumu padome (NSERC) un Connaught New Researcher Award.
"Patiesi aizraujoši ir tas, ka mēs rekonstruējam nevis kvadrātus un trijstūrus, bet gan faktiskus cilvēka sejas attēlus, un tas ietver daudz smalku vizuālu detaļu," piebilst Nestors.
“Tas, ka mēs varam rekonstruēt to, ko kāds vizuāli izjūt, balstoties uz smadzeņu darbību, paver daudz iespēju. Tas atklāj mūsu prāta subjektīvo saturu un nodrošina veidu, kā piekļūt, izpētīt un dalīties ar mūsu uztveres, atmiņas un iztēles saturu. ”
Avots: Toronto Universitāte
