211service.com
Zobrazování mozku odhaluje, co sledujete
Vědci jsou o krok blíže ke konstrukci digitální verze lidského vizuálního systému. Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley vyvinuli algoritmus, který lze aplikovat na snímky funkční magnetické rezonance (fMRI) a ukázat pohyblivý obraz, který člověk vidí.
Neurovědci už léta používají fMRI ke studiu lidského zrakového systému, což zahrnuje měření změn hladiny kyslíku v krvi v mozku. To funguje dobře pro studium toho, jak vidíme statické obrázky, ale nedosahuje to, pokud jde o pohyblivé snímky. Individuální neuronální aktivita se vyskytuje v mnohem rychlejším časovém měřítku, takže před několika lety se vědci za současnou studií rozhodli navrhnout počítačový model, který by to změřil. Studie ukazuje, že tento nový přístup je nejen úspěšný, ale také pozoruhodně přesný.
Studie, která se objevuje v Současná biologie tento týden je to poprvé, co někdo použil zobrazování mozku k určení, jaké pohyblivé obrazy člověk vidí. Mohlo by to pomoci výzkumníkům modelovat lidský vizuální systém na počítači a vyvolává to vzrušující vyhlídky, že jednoho dne budou moci tento model použít k rekonstrukci jiných typů dynamických snímků, jako jsou sny a vzpomínky.
Vědci zapojení do studie sledovali hodiny filmových ukázek, když leželi na přístroji fMRI. Dále pečlivě dekonstruovali data tak, aby měli specifický aktivační vzorec pro každou sekundu záznamu. Provedli tato data několika různými filtry, aby odvodili, co se děje na neuronální úrovni. Jakmile to uděláte, máte kompletní model, který spojuje potrubí průtoku krve, které vidíte pomocí fMRI, s neuronální aktivitou, kterou nevidíte, říká Jack Gallant, který je spoluautorem studie s kolegou Shinji Nishimotem.
Poté vědci sestavili knihovnu 18 milionů videoklipů YouTube, které byly náhodně vybrány, aby objektivně otestovali svůj model. Předchozí studie ukázaly, že fMRI lze použít k určení statických obrazů, na které se subjekt dívá, ale nový počítačový model nabídl možnost rekonstruovat obrazy, které měly směr pohybu i tvar. Nikdo se předtím nepokusil modelovat dynamické vidění s takovou úrovní detailů, říká Jim Haxby, odborník na neuroimaging z Dartmouth College, který se studie nezúčastnil.
Výzkumníci použili knihovnu YouTube k simulaci toho, co by se stalo na snímcích fMRI, když sledovali novou sadu filmových upoutávek. Výsledky simulací a fMRI skenů byly téměř totožné. Obvykle takovou přesnost získáte pouze ve fyzice, nikoli v neurovědě, říká Benjamin Singer, výzkumník fMRI na Princetonské univerzitě, který se studie nepodílel. Je to tour de force, která spojuje desítky let práce.
Studie má dvě hlavní výhrady. Výzkumníci použili data fMRI pouze z jedné oblasti vizuálního systému - oblasti V1, známé také jako primární zraková kůra. A modely byly přizpůsobeny každému předmětu. Pokusit se navrhnout model, který by fungoval pro každého, by bylo příliš obtížné, říká Gallant, ačkoli má podezření, že by v budoucnu mohl být vyvinut obecnější model.
Konečným cílem tohoto výzkumu je vytvořit počítačovou verzi lidského mozku, která vidí svět jako my. Studie také demonstruje neočekávané využití stávající technologie. Všichni si vždy mysleli, že není možné obnovit dynamickou mozkovou aktivitu pomocí fMRI, říká Gallant.