دانشمندان از تصویربرداری مغزی برای آشکار کردن فیلم‌های موجود در ذهن ما استفاده می‌کنند

جک گالانت، استاد روانشناسی و علوم اعصاب، ویدئوها و تصاویر مغزی مورد استفاده در تحقیقات خود را نمایش می دهد. ویدئو توسط رکسان مکاسجیان، روابط رسانه ای تهیه شده است.

برکلی – تصور کنید به ذهن یک بیمار کما ضربه می زنید یا رویای خود را در یوتیوب تماشا می کنید. دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، با ترکیبی پیشرفته از تصویربرداری مغز و شبیه سازی کامپیوتری، این سناریوهای آینده نگرانه را در دسترس قرار می دهند.

با استفاده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی (fMRI) و مدل‌های محاسباتی، محققان دانشگاه کالیفرنیا برکلی موفق به رمزگشایی و بازسازی تجربیات بصری پویای افراد – در این مورد، تماشای تریلرهای فیلم‌های هالیوود شده‌اند.

هنوز، این فناوری تنها می تواند کلیپ های فیلمی را که مردم قبلاً دیده اند، بازسازی کند. با این حال، به گفته محققان، این موفقیت راه را برای بازتولید فیلم هایی در ذهن ما که هیچ کس دیگری نمی بیند، مانند رویاها و خاطرات هموار می کند.

بازسازی تقریبی (راست) یک کلیپ فیلم (سمت چپ) از طریق تصویربرداری مغزی و شبیه سازی کامپیوتری به دست می آید.

پروفسور جک گالانت، عصب شناس دانشگاه کالیفرنیا برکلی و یکی از نویسندگان این مطالعه که امروز (22 سپتامبر) به صورت آنلاین در مجله Current Biology منتشر شد، گفت: “این یک جهش بزرگ به سمت بازسازی تصاویر داخلی است . ” ما در ذهن خود پنجره ای را به سمت فیلم ها باز می کنیم.

در نهایت، کاربردهای عملی این فناوری می‌تواند شامل درک بهتر آنچه در ذهن افرادی که نمی‌توانند به صورت کلامی ارتباط برقرار کنند، مانند قربانیان سکته مغزی، بیماران کما و افراد مبتلا به بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی باشد.

همچنین ممکن است زمینه را برای رابط مغز و ماشین فراهم کند تا مثلاً افراد مبتلا به فلج مغزی یا فلج بتوانند کامپیوترها را با ذهن خود راهنمایی کنند.

با این حال، محققان خاطرنشان می‌کنند که این فناوری ده‌ها سال است که به کاربران اجازه می‌دهد افکار و نیات دیگران را بخوانند، همانطور که در کلاسیک‌های علمی تخیلی مانند «طوفان مغزی» به تصویر کشیده شده است، که در آن دانشمندان احساسات یک فرد را ثبت می‌کنند تا دیگران بتوانند آن‌ها را تجربه کنند.

پیش از این، گالانت و همکارانش فعالیت مغز را در قشر بینایی ثبت کردند، در حالی که یک سوژه عکس‌های سیاه و سفید را مشاهده می‌کرد. آنها سپس یک مدل محاسباتی ساختند که آنها را قادر می ساخت تا با دقت فوق العاده ای پیش بینی کنند که سوژه به کدام تصویر نگاه می کند.

در جدیدترین آزمایش خود، محققان می گویند با رمزگشایی سیگنال های مغزی تولید شده توسط تصاویر متحرک، مشکل بسیار دشوارتری را حل کرده اند.

شینجی نیشیموتو، نویسنده اصلی این مطالعه و محقق فوق دکترا در آزمایشگاه گالانت گفت: «تجربه بصری طبیعی ما مانند تماشای یک فیلم است. برای اینکه این فناوری کاربرد گسترده ای داشته باشد، باید درک کنیم که مغز چگونه این تجربیات بصری پویا را پردازش می کند. 

ذهن خوانی از طریق فناوری تصویربرداری مغز یک موضوع علمی تخیلی رایج است

نیشیموتو و دو تن دیگر از اعضای تیم تحقیقاتی به عنوان آزمودنی برای این آزمایش خدمت کردند، زیرا این روش به داوطلبان نیاز دارد که ساعت‌ها در داخل اسکنر MRI ثابت بمانند.

آنها دو مجموعه جداگانه از تریلرهای فیلم هالیوود را تماشا کردند، در حالی که از fMRI برای اندازه گیری جریان خون در قشر بینایی، بخشی از مغز که اطلاعات بصری را پردازش می کند، استفاده شد. در رایانه، مغز به مکعب های کوچک و سه بعدی به نام پیکسل های حجمی یا «وکسل» تقسیم می شد.

نیشیموتو گفت: «ما یک مدل برای هر وکسل ساختیم که توضیح می‌دهد چگونه اطلاعات شکل و حرکت در فیلم به فعالیت مغز نگاشت می‌شود.

فعالیت مغزی ثبت شده در زمانی که آزمودنی‌ها مجموعه اول کلیپ‌ها را مشاهده می‌کردند به یک برنامه کامپیوتری وارد می‌شد که ثانیه به ثانیه یاد می‌گرفت که الگوهای بصری در فیلم را با فعالیت مغز مربوطه مرتبط کند.

فعالیت مغز برانگیخته شده توسط مجموعه دوم کلیپ ها برای آزمایش الگوریتم بازسازی فیلم استفاده شد. این کار با وارد کردن 18 میلیون ثانیه از ویدئوهای تصادفی یوتیوب به برنامه کامپیوتری انجام شد تا بتواند فعالیت مغزی را که هر کلیپ فیلم به احتمال زیاد در هر موضوع ایجاد می کند، پیش بینی کند.

در نهایت، 100 کلیپ که برنامه کامپیوتری تصمیم گرفت بیشتر شبیه به کلیپی است که سوژه احتمالاً دیده بود، با هم ادغام شدند تا یک بازسازی مبهم و در عین حال پیوسته از فیلم اصلی ایجاد شود.

به گفته محققان، بازسازی فیلم ها با استفاده از اسکن مغز چالش برانگیز بوده است، زیرا سیگنال های جریان خون اندازه گیری شده با استفاده از fMRI بسیار کندتر از سیگنال های عصبی که اطلاعات پویا در فیلم ها را رمزگذاری می کنند، تغییر می کند. به همین دلیل، بیشتر تلاش‌های قبلی برای رمزگشایی فعالیت مغز بر روی تصاویر ثابت متمرکز شده‌اند.

نیشیموتو گفت: «ما با توسعه یک مدل دو مرحله‌ای که به طور جداگانه جمعیت عصبی و سیگنال‌های جریان خون را توصیف می‌کند، به این مشکل پرداختیم.

در نهایت، نیشیموتو گفت، دانشمندان باید بدانند که مغز چگونه رویدادهای بصری پویایی را که ما در زندگی روزمره تجربه می کنیم، پردازش می کند.

او گفت: “ما باید بدانیم مغز در شرایط طبیعی چگونه کار می کند.” برای این کار، ابتدا باید بفهمیم که مغز هنگام تماشای فیلم چگونه کار می‌کند.»

سایر نویسندگان این مطالعه توماس ناسلاریس با موسسه علوم اعصاب هلن ویلز دانشگاه کالیفرنیا برکلی هستند. T. Vu با گروه مشترک فارغ التحصیلان دانشگاه برکلی در مهندسی زیستی. و یووال بنجامینی و پروفسور بن یو با دپارتمان آمار UC Berkeley.

شما هم مقاله بنویسید / برای اینکه نوسیده محتوای تخصصی و تجربیات خود باشید، لطفا کنید.

مقالات مرتبط