Lesung Minds: Gehirn-Scans erstellen Bilder von was Sie sehen


Maschinen, die den Köpfen der Menschen lesen können sind näher an der Realität: Wissenschaftler haben gezeigt, sie können jetzt Gehirnscans, um Briefe zu lesen und Bilder Teilnehmer anzeigen.

Die Ergebnisse von zwei Studien kommen, sehen beide detailliert in der Fachzeitschrift NeuroImage, die vorschlagen, dass Maschinen unterrichtet werden könnte, innerhalb des Verstandes "Bilder von was die Leute sehen" Peer nahezu in Echtzeit.

Auch so, sagen die Forscher, dass die wahre Beiträge solcher Studien sind in die Förderung des Verständnisses des Gehirns.

"Es ist wirklich schön zu sagen, dass wir können Bilder auf Gehirn Daten erkennen, aber ich denke, die Potenziale der Studie sind grundlegendere — z. B. Verständnis der Dynamik der Wahrnehmung," sagte Marieke van de Nieuwenhuijzen, Co-Autor eines der Studien.

GEHIRNE

In der ersten Studie, die Forscher verwendeten funktionelle Kernspintomographie (fMRI) zum Aufzeichnen der Aktivität des visuellen Kortex, der Hirnregion, die visuelle Informationen verarbeitet, während die Teilnehmer der Studie wurden eine Reihe von handschriftlichen Zeichen anzeigen: B, R, A, I, N und S. [siehe Gedankenlesen Bilder aus dem Gehirn-Scans]

Füttern Sie immer und immer wieder Teile dieser Daten in mathematische Modelle, konnten die Forscher "Lehren", dass die Maschine, welche Muster der Aktivität eine Person mit welchem Buchstaben entsprach, angezeigt wurde.

Das trainierte Modell wurde dann auf den Rest der Daten getestet – das heißt, es hatte, die Buchstaben von der Aktivität des Gehirns zu rekonstruieren. Und er tat dies mit auffallend hoher Qualität.

"Wir rekonstruieren die einzelnen Pixel die Buchstaben bestehen, wahrgenommen" genannten Studie Forscher Marcel van Gerven, Neurowissenschaftler an der Radboud Universität Nijmegen in den Niederlanden.

Die Sendungsverfolgung

In der zweiten Studie, van de Nieuwenhuijzen und ihre Kollegen dargelegt, um die Zeitspanne von visuellen Informationen verbreiten über das Gehirn zu sehen – ein Prozess, der in einem Bruchteil einer Sekunde passiert.

Die Forscher verwendeten Magnetoenzephalographie (MEG) Volkspartei Hirnaktivität aufzeichnen, während sie Bilder von Gesichtern, Szenen, Einrichtungen und Werkzeuge beobachtete.

Die Daten wurde dann verwendet, um einem mathematischen Modell beibringen, wie man unterscheiden zwischen Muster der Hirnaktivität, die etwa 100 Millisekunden auftreten, nachdem das Bild auf die Teilnehmer der Studie vorgestellt wurde. Dann könnte das Modell mit hoher Genauigkeit sagen, ob das Bild der Studie Teilnehmer sah ein Gesicht, einen Körper oder ein Objekt war.

MEG erkennt kleine Veränderungen in den Magnetfeldern im Gehirn, die durch Neuronen elektrische Aktivität verursacht werden. Im Gegensatz zu fMRT kann es Änderungen in der Aktivität des Gehirns auftritt nur wenige Millisekunden auseinander unterscheiden.

Daher konnten die Forscher ermitteln, wann der wahrgenommenen visuellen Informationen Hit der ersten Verarbeitung station im Gehirn und wie diese Informationen von dort im Laufe der Zeit entwickelt.

"Wir klassifizieren, auf welchen Reiz Kategorie, die ein wahrgenommener Reiz gehört, und wir die räumlich-zeitliche Dynamik der Einbeziehung der verschiedenen Gehirnregionen verfolgen können bei verschiedenen Reiz Kategorien wahrzunehmen", sagte van Gerven.

Verstehen des Gehirns

Gedankenlesen Studien könnte zu einem besseren Verständnis, wie das Gehirn "sieht" die Welt. [Im Inneren des Gehirns: eine Foto-Reise durch die Zeit]

Das menschliche visuelle System besteht aus mehrere verschiedene visuelle Bereiche in einer hochgradig vernetzten und geschichteten Netzwerk angeordnet. Wissenschaftler haben versucht, die Modelle zu bauen, die beschreiben und Vorhersagen, wie das Gehirn reagiert, wie wir die Welt sehen.

"Es hat eine laufende Versuch, versuchen zu verstehen, was es über die visuelle Welt ist, die Tätigkeit in verschiedenen visuellen Arealen des Gehirns, fährt", sagte Thomas Naselaris, Neurowissenschaftler an der Medical University of South Carolina, die entweder Studie beteiligt war.

Visuelle Rekonstruktion ist eine Möglichkeit der Prüfung der verschiedenen vorgeschlagenen Modelle wie das Gehirn visuellen Informationen kodiert, und es kann getan werden mit verschiedenen Algorithmen.

"Die Studien sind anspruchsvoll und elegant", sagte Naselaris. "sie sind gut gemachte Erkundungen von welche Algorithmen zur Rekonstruktion von visuellen Informationen am effizientesten sind. Das scheint der echten Fortschritt und der eigentliche Beitrag."

Als nächstes untersuchen die Forscher andere Vorgänge im Gehirn, wie z. B. Arbeitsspeicher, zu sehen, wie etwas im Auge behalten im Laufe der Zeit im Gehirn entwickelt.

"Unser nächste Ziel ist es, diese Dynamik etwas ausführlicher und analysieren diese Dynamik während der Arbeit Speicher Wartung", sagte van Gerven.

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