Нова техніка створює образи з мозкової активності сприйняття

Неврологи з Університету Торонто Скарборо розробили методику візуалізації, яка може реконструювати зображення того, що люди сприймають на основі їх мозкової діяльності, зібраної ЕЕГ.

Зокрема, новий метод дозволяє цифрово реконструювати зображення, побачені випробуваними, на основі даних електроенцефалографії (ЕЕГ).

“Коли ми щось бачимо, наш мозок створює психічне сприйняття, яке є, по суті, психічним враженням про цю річ. Ми змогли зафіксувати це сприйняття за допомогою ЕЕГ, щоб отримати пряму ілюстрацію того, що відбувається в мозку під час цього процесу ”, - говорить Ден Немродов, докторант в лабораторії Адріана Нестора.

Для дослідження випробуваним, підключеним до обладнання ЕЕГ, показали зображення облич. Їх діяльність мозку реєстрували, а потім використовували для цифрового відтворення зображення у свідомості випробуваного, використовуючи техніку, засновану на алгоритмах машинного навчання.

Не вперше дослідникам вдається реконструювати зображення на основі зорових подразників за допомогою нейровізуалізаційних методів, оскільки попередні дослідження реконструювали зображення обличчя за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії (fMRI). Однак це нове дослідження першим використовує дані ЕЕГ.

Хоча такі методи, як фМРТ - який вимірює мозкову активність шляхом виявлення змін у кровотоці - можуть захоплювати точніші подробиці того, що відбувається в конкретних областях мозку, ЕЕГ має більший практичний потенціал, враховуючи, що вона більш поширена, портативна і недорога в порівнянні.

ЕЕГ також має більший часовий дозвіл, тобто він може детально вимірювати, як сприймання розвивається в часі аж до мілісекунд, пояснює Немродов.

«ФМРТ фіксує активність у часовій шкалі секунд, але ЕЕГ фіксує активність у мілісекундній шкалі. Тож ми можемо з дуже дрібними деталями побачити, як сприйняття обличчя розвивається в нашому мозку за допомогою ЕЕГ », - говорить він. Насправді дослідники змогли підрахувати, що нашому мозку потрібно близько 170 мілісекунд (0,17 секунди), щоб сформувати хороший образ обличчя, яке ми бачимо.

Це дослідження підтверджує, що ЕЕГ має потенціал для такого типу реконструкції зображень, зазначає Немродов, що багато дослідників сумнівалися в можливості, враховуючи її очевидні обмеження. Використання даних ЕЕГ для реконструкції зображень має великий теоретичний та практичний потенціал з нейротехнологічної точки зору, тим більше, що це відносно недорого та портативно.

Що стосується наступних кроків, наразі триває робота, щоб перевірити, як можна здійснити реконструкцію зображень на основі даних ЕЕГ за допомогою пам'яті та застосувати її до більш широкого кола об’єктів, що виходять за межі граней. Але з часом це також може мати широке клінічне застосування.

“Це може забезпечити засіб комунікації для людей, які не можуть вести словесний зв’язок. Це не лише могло б забезпечити нейронну реконструкцію того, що людина сприймає, але й того, що вона пам’ятає і уявляє, того, що хоче висловити », - говорить доцент Адріан Нестор.

"Він також може використовувати криміналістичне використання правоохоронних органів для збору інформації очевидців щодо потенційних підозрюваних, а не покладатися на словесні описи, надані ескізнику".

Дослідження, яке буде опубліковане в журналі eNeuro, фінансувався Радою з природничих та технічних досліджень Канади (NSERC) та премією Connaught New Researcher.

"Що насправді захоплює, так це те, що ми реконструюємо не квадрати та трикутники, а фактичні зображення обличчя людини, і це включає багато дрібних візуальних деталей", - додає Нестор.

«Той факт, що ми можемо відновити те, що хтось переживає візуально на основі своєї мозкової діяльності, відкриває багато можливостей. Це розкриває суб’єктивний зміст нашого розуму і забезпечує спосіб доступу, дослідження та обміну вмістом нашого сприйняття, пам’яті та уяви ”.

Джерело: Університет Торонто