Nova tehnika ustvarja slike iz možganske aktivnosti zaznav

Nevroznanstveniki z univerze v Torontu Scarborough so razvili slikovno tehniko, s katero lahko rekonstruirajo slike tega, kar ljudje zaznajo na podlagi njihove možganske aktivnosti, zbrane z EEG.

Natančneje, nova metoda lahko digitalno rekonstruira slike, ki jih vidijo preizkušanci na podlagi podatkov elektroencefalografije (EEG).

»Ko nekaj vidimo, naši možgani ustvarijo miselni zaznav, ki je v bistvu miselni vtis o tej stvari. To zaznavanje smo lahko zajeli z uporabo EEG, da smo dobili neposredno ilustracijo dogajanja v možganih med tem postopkom, «pravi Dan Nemrodov, podoktorski sodelavec v laboratoriju Adriana Nestorja.

V študiji so preskušanci, priključeni na opremo EEG, pokazali slike obrazov. Njihova možganska aktivnost je bila zabeležena in nato uporabljena za digitalno poustvarjanje slike v mislih preiskovanca z uporabo tehnike, ki temelji na algoritmih strojnega učenja.

Ni prvič, da bi raziskovalci lahko rekonstruirali slike, ki temeljijo na vizualnih dražljajih, s pomočjo tehnik neimaging, saj so predhodne preiskave rekonstruirale podobe obraza s funkcijo slikanja z magnetno resonanco (fMRI). Ta nova raziskava pa je prva, ki uporablja podatke EEG.

Medtem ko lahko tehnike, kot je fMRI, ki meri aktivnost možganov z zaznavanjem sprememb v pretoku krvi, zajamejo natančnejše podrobnosti o dogajanju na določenih področjih možganov, ima EEG večji praktični potencial, saj je v primerjavi s tem bolj pogost, prenosljiv in poceni.

EEG ima tudi večjo časovno ločljivost, kar pomeni, da lahko natančno izmeri, kako se zaznavanje razvije v času do milisekund, pojasnjuje Nemrodov.

»FMRI zajema aktivnost v časovnem obsegu sekund, EEG pa aktivnost v milisekundi. Tako lahko z zelo natančnimi podrobnostmi vidimo, kako se zaznavanje obraza razvija v naših možganih z uporabo EEG, «pravi. Pravzaprav so raziskovalci lahko ocenili, da naši možgani potrebujejo približno 170 milisekund (0,17 sekunde), da tvorijo dober prikaz obraza, ki ga vidimo.

Ta študija potrjuje, da ima EEG potencial za to vrsto opomb Nemrodov, kar so mnogi raziskovalci dvomili, da je mogoče zaradi njegovih očitnih omejitev. Uporaba podatkov EEG za rekonstrukcijo slike ima z nevrotehnološkega stališča velik teoretični in praktični potencial, zlasti ker je razmeroma poceni in prenosljiv.

Kar zadeva naslednje korake, trenutno poteka delo, s katerim se preizkuša, kako bi lahko rekonstrukcijo slike na podlagi podatkov EEG izvedli s pomočjo pomnilnika in jo uporabili za širši spekter objektov zunaj obrazov. Toda sčasoma bi lahko imel tudi široko klinično uporabo.

»Lahko bi zagotovil komunikacijsko sredstvo za ljudi, ki ne morejo verbalno komunicirati. Ne samo, da bi lahko ustvaril nevronsko rekonstrukcijo tega, kar človek zaznava, ampak tudi tega, kar se spomni in si predstavlja, tega, kar želi izraziti, «pravi docent Adrian Nestor.

"Lahko bi se tudi forenzično uporabljal za kazenski pregon pri zbiranju podatkov očividcev o potencialnih osumljencih, namesto da bi se zanašal na ustne opise, dane risarju."

Raziskava, ki bo objavljena v reviji eNeuro, je financiral Kanadski svet za naravoslovne in tehnične raziskave (NSERC) in nagrada Connaught New Researcher Award.

"Zares vznemirljivo je, da ne rekonstruiramo kvadratov in trikotnikov, temveč dejanske podobe človekovega obraza in to vključuje veliko drobnozrnih vizualnih podrobnosti," dodaja Nestor.

»Dejstvo, da lahko na podlagi možganske aktivnosti rekonstruiramo, kaj nekdo vizualno izkusi, odpira veliko možnosti. Razkriva subjektivno vsebino našega uma in ponuja način za dostop, raziskovanje in izmenjavo vsebine našega dojemanja, spomina in domišljije. "

Vir: Univerza v Torontu