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 学术前沿

科学家构建电脑模型扫描大脑中图像

时间:2013-5-9 11:55:24 来源:  点击:2116
北京时间9月29日消息,据《连线》杂志报道,通过阅读一个人的大脑活动,知道他们的所见所闻,我们距此目标又近一步。美国研究人员通过构建图像在大脑中如何展现的电脑模型,将记录下来的神经活动模式转变为实验参与者所见一切物体的图像。

尽管此项研究成果离实际运用还有数十年之遥,但它可能会帮助科学家有朝一日开发出能解读人类梦境和控制人类思维的电脑。美国加州大学伯克利分校神经系统科学家杰克·加兰特(Jack Gallant)说:“如果你打算开发阅读大脑的功能性仪器,那么你就能用到这项研究。”

最新研究由加兰特和加州大学伯克利分校的博士后研究人员托马斯·纳塞拉里斯(Thomas Naselaris)领导实施,基于二人一项早期研究结果——该研究利用神经模式确认大脑看到过的有限选择的图像。最新研究成果刊登在9月23日出版的《神经元》(Neuron)杂志上,对大脑的视觉中心有了更全面的认识。

这项结果让我们距重建而非识别更近一步,加兰特将此过程比作“魔术师的纸牌戏法,你从一副牌中任意抽出一张牌,他都能准确猜出你抽的是哪张牌。魔术师清楚你看到的每一张牌。”据加兰特介绍,在最新研究中,“这张牌就是宇宙间任何事物的照片。‘魔术师’不用看也知道你刚刚看到的是什么物体的图像。”

为构建电脑模型,研究人员使用了功能性核磁共振成像(fMRI)扫描仪。他们让三名志愿者观看日常物体和背景的图像,接着通过fMRI扫描仪测量流过大脑的血液来跟踪神经活动。在早期研究中,他们分析了同图像外形有联系的大脑部位。而在最新研究中,他们则是查看了与普遍分类(如“建筑物”或“一小组人”)有关的神经活动的大脑区域。

在校准好神经活动电脑模型后,研究人员要求三名志愿者看另外一组照片。电脑模型在解读了fMRI扫描仪跟踪到的神经活动模式以后,马上从数据库(包含600万张图片)中挑出志愿者刚刚看到的图片。

美国范德比尔特大学从事大脑思维呈现方式研究的神经系统学家弗兰克·童(Frank Tong)表示,最新研究并不是纯粹的、从零开始的认知重建,尽管如此,仍给人留下深刻印象,尤其是它从依旧极为原始的数据中所搜集的细节。弗兰克称,加兰特和纳塞拉里斯将数百万个神经的信息输出绑定到单个输出区域,“在更细微的层面,存在着大量信息。目前情况下,如果不能打开脑颅直接接触,我们是无法利用这一点的。”

加兰特希望开发出能解读其他类型大脑活动数据的仪器,如光学激光扫描仪或脑电图(EEG)扫描仪。他还提到,可利用最新研究去开发医学沟通仪器,以及解读视觉思维的电脑程序。加兰特指出,尽管上述应用距离我们还有数十年之遥,“但你可以利用像这样的运算公式解码一些我们看不到的事物。从理论上讲,你可以分析一个人的内心语言。当他们在进行思考时,他们的想法就会呈现在机器上。”(来源:新浪科技 孝文)
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