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 學術前沿

科學家構建電腦模型掃描大腦中圖像

時間:2013-5-9 11:55:24 來源:  點擊:4570
北京時間9月29日消息,據《連線》雜志報道,通過閱讀一個人的大腦活動,知道他們的所見所聞,我們距此目標又近一步。美國研究人員通過構建圖像在大腦中如何展現的電腦模型,將記錄下來的神經活動模式轉變為實驗參與者所見一切物體的圖像。

盡管此項研究成果離實際運用還有數十年之遙,但它可能會幫助科學家有朝一日開發出能解讀人類夢境和控制人類思維的電腦。美國加州大學伯克利分校神經系統科學家杰克·加蘭特(Jack Gallant)說:“如果你打算開發閱讀大腦的功能性儀器,那么你就能用到這項研究。”

最新研究由加蘭特和加州大學伯克利分校的博士后研究人員托馬斯·納塞拉里斯(Thomas Naselaris)領導實施,基于二人一項早期研究結果——該研究利用神經模式確認大腦看到過的有限選擇的圖像。最新研究成果刊登在9月23日出版的《神經元》(Neuron)雜志上,對大腦的視覺中心有了更全面的認識。

這項結果讓我們距重建而非識別更近一步,加蘭特將此過程比作“魔術師的紙牌戲法,你從一副牌中任意抽出一張牌,他都能準確猜出你抽的是哪張牌。魔術師清楚你看到的每一張牌。”據加蘭特介紹,在最新研究中,“這張牌就是宇宙間任何事物的照片。‘魔術師’不用看也知道你剛剛看到的是什么物體的圖像。”

為構建電腦模型,研究人員使用了功能性核磁共振成像(fMRI)掃描儀。他們讓三名志愿者觀看日常物體和背景的圖像,接著通過fMRI掃描儀測量流過大腦的血液來跟蹤神經活動。在早期研究中,他們分析了同圖像外形有聯系的大腦部位。而在最新研究中,他們則是查看了與普遍分類(如“建筑物”或“一小組人”)有關的神經活動的大腦區域。

在校準好神經活動電腦模型后,研究人員要求三名志愿者看另外一組照片。電腦模型在解讀了fMRI掃描儀跟蹤到的神經活動模式以后,馬上從數據庫(包含600萬張圖片)中挑出志愿者剛剛看到的圖片。

美國范德比爾特大學從事大腦思維呈現方式研究的神經系統學家弗蘭克·童(Frank Tong)表示,最新研究并不是純粹的、從零開始的認知重建,盡管如此,仍給人留下深刻印象,尤其是它從依舊極為原始的數據中所搜集的細節。弗蘭克稱,加蘭特和納塞拉里斯將數百萬個神經的信息輸出綁定到單個輸出區域,“在更細微的層面,存在著大量信息。目前情況下,如果不能打開腦顱直接接觸,我們是無法利用這一點的。”

加蘭特希望開發出能解讀其他類型大腦活動數據的儀器,如光學激光掃描儀或腦電圖(EEG)掃描儀。他還提到,可利用最新研究去開發醫學溝通儀器,以及解讀視覺思維的電腦程序。加蘭特指出,盡管上述應用距離我們還有數十年之遙,“但你可以利用像這樣的運算公式解碼一些我們看不到的事物。從理論上講,你可以分析一個人的內心語言。當他們在進行思考時,他們的想法就會呈現在機器上。”(來源:新浪科技 孝文)
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