211service.com
Tankelæsning med funktionel MR
Forskere kan præcist forudsige, hvilke af tusind billeder en person ser på ved at analysere hjerneaktivitet ved hjælp af funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI). Tilgangen skal kaste lys over, hvordan hjernen behandler visuel information, og den kan en dag blive brugt til at rekonstruere drømme.
[Forskning] tyder på, at fMRI-baserede målinger af hjerneaktivitet indeholder meget mere information om underliggende neurale processer, end man tidligere har forstået, siger Jack Gallant , en neurovidenskabsmand ved University of California, Berkeley, og seniorforfatter af undersøgelsen.
FMRI registrerer blodgennemstrømningen i hjernen, hvilket giver et indirekte mål for hjerneaktivitet. De fleste fMRI-undersøgelser til dato har brugt teknologien til at lokalisere de dele af hjernen, der er involveret i forskellige kognitive opgaver, såsom at læse eller huske ansigter. Den nye undersøgelse vedtager imidlertid en ny trend inden for fMRI: at bruge teknologien til at analysere neural informationsbehandling. Ved at bruge computermodeller til at analysere den slags information, der indsamles fra den neurale aktivitet, kan forskere forsøge at vurdere, hvordan neurale signaler behandles i forskellige hjerneområder og i sidste ende smeltes sammen for at skabe en sammenhængende opfattelse. Forskere har tidligere brugt denne tilgang til at vise, at visuel information kan hentes fra hjernebilleddata, såsom om en person ser på ansigter eller huse.
Ifølge undersøgelsen, offentliggjort onsdag i online-versionen af tidsskriftet Natur , indsamlede videnskabsmænd først information om, hvordan hjernen behandler billeder ved at registrere aktivitet i den visuelle cortex, mens forsøgspersoner så på flere tusinde tilfældigt udvalgte billeder. Neuroner i denne del af hjernen reagerer på specifikke aspekter af den visuelle scene, såsom en plet af stærkt kontrasterende lys og mørke, så aktiviteten registreret i hvert område af hjernescanningen afspejler den visuelle information, der behandles af neuroner i det område af hjernen. hjernen. Forskerne kompilerede disse oplysninger for at udvikle en computermodel, der ville forudsige mønsteret af hjerneaktivitet udløst af ethvert billede.
Da frivillige senere fik vist et nyt billede, der ikke var inkluderet i det første sæt, var computermodellen i stand til korrekt at forudsige, hvilket billede ud af 120 eller 1.000 muligheder personen så på med henholdsvis 90 eller 80 procents nøjagtighed.
De kan gøre dette med en overraskende grad af nøjagtighed, siger Frank Tong , en neurovidenskabsmand ved Vanderbilt University i Nashville, TN, som ikke var involveret i forskningen. Folk vil blive slået af, hvor meget visuel information disse forskere var i stand til at udvinde fra hjernen.
Gallant og hans team planlægger at bruge denne teknologi til bedre at forstå, hvordan det visuelle system fungerer ved at bygge beregningsmodeller af forskellige teorier og derefter teste deres evne til at fortolke hjernescanninger. Den mest direkte måde at teste teorier om, hvordan hjernen transformerer information, er at måle, hvilken information der er lagret i forskellige dele af personens sind, og hvordan det ændrer sig fra struktur til struktur, siger Ken Norman , en neurovidenskabsmand ved Princeton University i New Jersey, som ikke var involveret i forskningen. Lignende metoder kan også være nyttige til at bestemme, hvordan disse trin går skævt hos mennesker med forskellige former for kognitive underskud, siger han.
Denne tilgang kunne også kaste lys over kognitive fænomener, som er svære at studere, såsom opmærksomhed. For eksempel, når en person ser på et billede af en skiløber på et bjerg, kan han enten fokusere på skiløberen i forgrunden eller på bjerglandskabet i baggrunden. Præcis hvordan dette sker, er et stort åbent spørgsmål inden for kognitiv neurovidenskab. Neural aktivitet, og dermed den information, der fanges af fMRI, kan ændre sig afhængigt af, hvor personen fokuserer sin opmærksomhed. Computermodeller udviklet af Tong har vist tidlig succes med at forudsige, hvor en person fokuserer sin opmærksomhed ved at bruge en lignende tilgang.
På lang sigt kan denne teknologi måske bruges til at studere endnu mere flygtige fænomener, såsom at drømme. Det er i øjeblikket uvist, om processer som drøm og fantasi realiseres i hjernen på en måde, der funktionelt ligner opfattelsen, siger Gallant. Hvis de er det, bør de teknikker, der er udviklet i vores undersøgelse, være direkte anvendelige.
Gallant og andre advarer dog om, at teknologien endnu ikke er i stand til faktisk at rekonstruere fra bunden, hvad en person ser. Mens forskere arbejder på denne evne, er den stort set begrænset af opløsningen af fMRI selv. Nuværende hjernescanningsenheder har en rumlig opløsning på cirka en millimeter, et område, der indeholder hundredvis af neuroner, som hver reagerer på forskellige stykker visuel information.
En af de mest provokerende potentielle anvendelser for denne type tankelæsningsteknologi har været løgnedetektion - for eksempel at forsøge at bestemme direkte ud fra hjerneaktivitet, om en mistænkt genkender et fotografi af et gerningssted, som hun siger, hun aldrig har besøgt. (Se Imaging Deception in the Brain.) De fleste neurovidenskabsmænd mener, at der ikke er nok data til at afgøre, om dette er en pålidelig metode til løgnedetektion, og Gallant siger, at hans teknologi sandsynligvis ikke vil gøre det mere. Enhver hjernelæsningsenhed, der har til formål at afkode lagrede hukommelser, vil uundgåeligt være begrænset ikke kun af selve teknologien, men også af kvaliteten af den lagrede information.