Neurowissenschaftler haben dynamische visuelle Bilder erstellt, die beim Betrachten zufällig ausgewählter Videos im Kopf erschienen. In Zukunft wird diese Technologie Ärzten helfen, die Halluzinationen der Patienten auf dem Bildschirm zu beobachten, und reichhaltige Exzentriker - laden Sie ihre Träume auf YouTube hoch
Ein fantastisches Ergebnis wurde an der University of California in Berkeley erzielt: Den Probanden wurden verschiedene Videos von YouTube (Fragmente von Filmen, Trailern usw.) gezeigt, während die Magnetresonanztomographie die Aktivität von Zellen in verschiedenen Teilen des visuellen Kortex detailliert aufzeichnete. Mithilfe dieser Informationen konnten die Wissenschaftler die betrachteten Bilder in Farbe und Dynamik rekonstruieren (siehe das beeindruckende Video am Ende des Materials).
Die Qualität dieser wiederhergestellten Clips mag für einige unwichtig erscheinen, ist jedoch unvergleichlich besser und genauer als das, was im ersten Experiment dieser Art „vom Kopf“einer Person erhalten wurde.
Die Wissenschaftler, die das neue Programm zur Erkennung von mentalen Bildern entwickelten, fungierten abwechselnd als Versuchspersonen, da sie viele Stunden gleichzeitig im Tomographen verbringen mussten.
Zunächst nahmen die Forscher ein Bild der Gehirnaktivität auf, während sie eine Reihe von Trailern von Hollywood-Filmen sahen. Biologen haben ein 3D-Computermodell des Gehirns mit Gruppen von Zellen (Voxeln) erstellt und aufgezeichnet, wie jedes Voxel auf Änderungen in Form und Bewegung von Objekten auf dem Bildschirm reagiert. Somit war es möglich, eine grobe Entsprechung zwischen visueller Information und dem Prozess ihrer Verarbeitung in der Großhirnrinde zu erhalten.
Um den Algorithmus zu testen und zu optimieren, fütterten ihn Wissenschaftler mit Tausenden von Stunden aus Millionen zufällig aufgenommener Videos desselben YouTube-Dienstes und erhielten das gegenteilige Ergebnis - eine simulierte Gehirnaktivität, die beobachtet würde, wenn eine Person diese Videos ansah.
Bilder aus den Videos und rechts - sie sind gleich, aber vom Kopf des Betrachters übernommen
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Schließlich wurde der Algorithmus wieder umgekehrt. Wenn Leute ein Testvideo in einem Tomographen sahen, nahm der Computer 100 Clips aus dem Internet auf, die höchstwahrscheinlich ein solches Bild der Zellaktivität verursachten. Dann mischte das Programm Sekunde für Sekunde Bilder aus diesen Clips und erhielt einen verschwommenen Film, der gut mit dem übereinstimmte, was die Person in der Realität beobachtete.
(Details zum Experiment finden Sie in einem Artikel in Current Biology und einer Pressemitteilung der Universität.)
„Auf diese Weise öffnen wir ein Fenster zum Kino, das uns in den Sinn kommt“, sagt Co-Autor Jack Gallant. Gallant ist uns übrigens aus seiner Erfahrung mit der Erkennung durch Gehirnscannen der gesehenen Fotografien bekannt.
Wissenschaftler erklären, warum die Erkennung von Gedanken mithilfe der Magnet-Tomographie schwierig zu implementieren ist. Eines der Probleme besteht darin, dass der Scanner Änderungen des Blutflusses durch die Kortikalis registriert und diese viel langsamer auftreten als sich die Nervensignale ändern.
Deshalb konnte ein solcher Trick bisher nur mit statischen Bildern ausgeführt werden. „Wir haben dieses Problem gelöst, indem wir ein zweistufiges Modell erstellt haben, das Nervenzellen und Blutflusssignale separat beschreibt“, sagt Shinji Nishimoto, Hauptautor der Studie.
Es kann ein Jahrzehnt dauern, bis die neue Technologie praktisch angewendet wird. Aber bereits in dieser Rohform kann es Neurophysiologen helfen, besser zu verstehen, was im menschlichen Kopf geschieht.
Leonid Popov
