Die Fähigkeit, Gedanken in der einen oder anderen Form zu kontrollieren, wurde von den Autoren zahlreicher Science-Fiction-Romane in großem Umfang genutzt. Aber in letzter Zeit gehört die Visualisierung von mentalen Bildern nicht mehr zum Bereich der Fantasie.
In den frühen 2000er Jahren wurde fMRI verwendet, um die ersten Versuche einer "umgekehrten Retinotopie" durchzuführen (Retinotopie ist eine geordnete Projektion der Netzhaut auf den visuellen Bereich der Großhirnrinde). Die Versuche waren zunächst eher schüchtern: Den Probanden wurden Bilder gezeigt und gleichzeitig mit fMRT Daten zur Aktivität verschiedener Hirnregionen aufgenommen. Nachdem die Forscher die erforderlichen Statistiken gesammelt hatten, versuchten sie, das umgekehrte Problem zu lösen - anhand der Karte der Gehirnaktivität zu erraten, was eine Person betrachtet.
In einfachen Bildern, in denen die räumliche Ausrichtung, die Position von Objekten oder ihre Kategorie die Hauptrolle spielten, funktionierte alles recht gut, aber es war immer noch sehr weit von "technischer Telepathie" entfernt. 2008 versuchten Wissenschaftler des Instituts für Neurowissenschaften der University of California in Berkeley unter der Leitung des Psychologieprofessors Jack Gallant, diesen Trick mit Fotografien zu machen. Sie teilten den untersuchten Bereich des Gehirns in kleine Elemente - Voxel (3D-Elemente) - ein und verfolgten ihre Aktivität, während den Probanden (in ihrer Rolle von zwei Autoren der Arbeit gespielt) 1.750 verschiedene Fotografien gezeigt wurden.
Basierend auf diesen Daten bauten die Wissenschaftler ein Computermodell, das sie "trainierten", indem sie 1000 andere Fotos zeigten und 1000 verschiedene Voxelaktivierungsmuster als Ausgabe erhielten. Es stellte sich heraus, dass durch Zeigen der gleichen 1000 Fotos für die Probanden und Vergleichen der aus ihrem Gehirn aufgenommenen Muster mit den vom Computer vorhergesagten mit einer ziemlich hohen Genauigkeit (bis zu 82%) bestimmt werden kann, welches Foto eine Person betrachtet.
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Bewegende Bilder
Im Jahr 2011 erzielte ein Forscherteam unter der Leitung des gleichen Professors Gallant von der University of California in Berkeley deutlich interessantere Ergebnisse. Die Forscher zeigten 7.200 Sekunden lang "Trainings" -Filmclips und untersuchten die Aktivität mehrerer Gehirnvoxel mithilfe von fMRI. Hier stehen sie jedoch vor einem ernsthaften Problem: Die fMRT reagiert auf die Absorption von Sauerstoff durch das Gehirngewebe - die Hämodynamik, die viel langsamer abläuft als Änderungen der Nervensignale. Es ist nicht wirklich wichtig, die Reaktion auf Standbilder zu untersuchen - ein Foto kann einige Sekunden lang angezeigt werden, aber bei dynamischen Videos treten ernsthafte Probleme auf. Daher haben Wissenschaftler ein zweistufiges Modell erstellt,Dies verbindet langsame Hämodynamik und schnelle neuronale Prozesse der visuellen Wahrnehmung.
Nachdem die Forscher ein erstes Computermodell der "Reaktion" des Gehirns auf verschiedene Videos erstellt hatten, trainierten sie es mit 18 Millionen zufällig aus YouTube ausgewählten Ein-Sekunden-Videos. Dann wurden den Probanden "Test" -Filme (außer "Trainings" -Filmen) gezeigt, die die Gehirnaktivität unter Verwendung von fMRT untersuchten, und der Computer, der aus diesen 18 Millionen einhundert Clips ausgewählt wurde, die das engste Aktivitätsmuster verursachten, wonach das Bild auf diesen Clips gemittelt und der "Durchschnitt" erzeugt wurde Ergebnis". Die Korrelation (Zufall) zwischen dem Bild, das die Person sieht, und dem Bild, das vom Computer erzeugt wird, betrug etwa 30%. Aber für das erste "Gedankenlesen" ist dies ein sehr gutes Ergebnis.
Schlaf in der Hand
Die Leistungen japanischer Forscher am Neurowissenschaftlichen Labor des Telekommunikationsforschungsinstituts in Kyoto, am Wissenschafts- und Technologieinstitut in Nara und am Nationalen Institut für Informations- und Kommunikationstechnologie in Kyoto scheinen jedoch weitaus bedeutender zu sein. Im Mai 2013 veröffentlichten sie die neuronale Dekodierung visueller Bilder während des Schlafes in der Wissenschaft. Ja, Wissenschaftler haben gelernt zu träumen. Genauer gesagt, nicht zu sehen, sondern auszuspionieren!
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um zu "sehen", was im Gehirn einer lebenden Person geschieht. Die Elektroenzephalographie (EEG) verwendet Messungen schwacher elektrischer Potentiale an der Oberfläche der Kopfhaut, während die Magnetenzephalographie (MEG) sehr schwache Magnetfelder aufzeichnet. Mit diesen Methoden können Sie die gesamte elektrische Aktivität des Gehirns mit einer hohen zeitlichen Auflösung (Einheiten von Millisekunden) verfolgen. Mit der Positronenemissionstomographie (PET) können Sie die Aktivität bestimmter Bereiche des arbeitenden Gehirns verfolgen, indem Sie zuvor injizierte Substanzen verfolgen, die radioaktive Isotope enthalten. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) basiert auf der Tatsache, dass sich Oxyhämoglobin im Blut, das Sauerstoff zu den Geweben transportiert, in seinen magnetischen Eigenschaften von Desoxyhämoglobin unterscheidet, das bereits Sauerstoff abgegeben hat. FMRI kann verwendet werden, um die aktiven Bereiche des Gehirns zu sehenSauerstoff absorbierend. Die räumliche Auflösung dieser Methode beträgt Millimeter, und die zeitliche - in der Größenordnung von Bruchteilen einer Sekunde.
Bei der Aufzeichnung von Signalen der Gehirnaktivität unter Verwendung von fMRT wurden drei Probanden (etwa 200 Mal) in Stadien des flachen Schlafes geweckt und gebeten, den Inhalt des letzten Traums zu beschreiben. Aus den Berichten wurden Schlüsselkategorien identifiziert, die unter Verwendung der lexikalischen WordNet-Datenbank zu Gruppen semantisch ähnlicher Begriffe (Synsets) zusammengefasst wurden, die in hierarchischen Strukturen organisiert waren. FMRI-Daten (neun Sekunden vor dem Aufwachen) wurden nach Synset sortiert. Um das Erkennungsmodell zu trainieren, wurden wachen Probanden Bilder aus der ImageNet-Datenbank gezeigt, die Synsets entsprachen, und eine Karte der Gehirnaktivität im visuellen Kortex wurde untersucht. Danach konnte der Computer mit einer Wahrscheinlichkeit von 60-70% vorhersagen, was eine Person in einem Traum sieht, basierend auf der Aktivität verschiedener Gehirnregionen. Dies deutet übrigens darauf hindass eine Person davon träumt, dieselben Bereiche des visuellen Kortex zu verwenden, die für das normale Wachsehen verwendet werden. Deshalb sehen wir überhaupt Träume, können Wissenschaftler noch nicht sagen.
Dmitry Mamontov
