Kunnen Hersenscans De Gedachten Van Mensen Lezen?

{h1}

In een nieuw experiment hebben wetenschappers de hersengolven van mensen gebruikt om uit te vinden welke films ze hebben bekeken.

Welkom in de toekomst: wetenschappers kunnen nu in de hersenen turen en video's reconstrueren van wat een persoon heeft gezien, alleen gebaseerd op hun hersenactiviteit.

De gereconstrueerde video's kunnen worden gezien als een primitieve en enigszins wazige vorm van mind-reading, hoewel onderzoekers tientallen jaren in staat zijn alles zo persoonlijk te decoderen als herinneringen of gedachten, als zoiets zelfs mogelijk is. Momenteel vereist de mind-reading-techniek krachtige magneten, uren van tijd en miljoenen seconden aan YouTube-video's.

Maar op de lange termijn kunnen soortgelijke methoden worden gebruikt om te communiceren met patiënten met een beroerte of met coma-patiënten die in een "ingesloten" toestand leven, zei onderzoekonderzoeker Jack Gallant, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Californië, Berkeley.

"Het idee is dat ze een film kunnen visualiseren van waar ze over willen praten, en je zou in staat zijn om dat te decoderen," vertelde Gallant WordsSideKick.com.

Het decoderen van de hersenen

Het team van Gallant heeft eerder de hersenen gedecodeerd. In 2008 rapporteerden de onderzoekers dat ze een computermodel hadden ontwikkeld dat hersenactiviteitsgegevens van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) bevat, dit vergelijkt met een bibliotheek met foto's en de foto uitspuugt waar de persoon waarschijnlijk naar keek wanneer de metingen van de hersenactiviteit werden uitgevoerd. Die techniek was nauwkeurig bij het kiezen van de juiste foto negen van de tien keer.

Maar het reconstrueren van video in plaats van stilstaande beelden is veel moeilijker, zei Gallant. Dat komt omdat fMRI de activiteit van hersencellen niet direct meet; het meet de bloedtoevoer naar actieve delen van de hersenen. Deze bloedstroom gebeurt veel langzamer dan de snelle communicatie van de miljarden neuronen in de hersenen. [Inside the Brain: A Journey Through Time]

Dus Gallant en postdoctoraal onderzoeker Shinji Nishimoto hebben een computerprogramma gebouwd om die kloof te overbruggen. Een deel van het programma was een model van duizenden virtuele neuronen. De andere helft was een model van hoe de activiteit van neuronen de bloedstroom naar actieve gebieden van de hersenen beïnvloedt. Met behulp van deze virtuele brug konden de onderzoekers informatie uit de langzame bloedstroom vertalen in de snelle taal van neuronactiviteit.

Filmnacht... voor wetenschap

Daarna volgde het leuke gedeelte: drie vrijwilligers, alle neurowetenschappers van het project, keken urenlang naar videoclips terwijl ze zich in een fMRI-machine bevonden. Externe vrijwilligers werden niet gebruikt vanwege de hoeveelheid tijd en moeite die ermee gemoeid was, en omdat de neurowetenschappers erg gemotiveerd waren om zich op de video's te concentreren, waardoor ze betere beelden van de hersenen kregen.

Met behulp van de hersenafbeeldingsgegevens bouwden Gallant en zijn collega's een "woordenboek" dat hersenactiviteitspatronen koppelde aan individuele videoclips zoals hun studie uit 2008 met foto's deed. Deze hersenfilmomvormer was in staat om 95% van de tijd de film te identificeren die een gegeven hersensignaal produceerde, plus of min één seconde in de clip, toen hij 400 seconden aan clips kreeg om uit te kiezen. Zelfs toen het computermodel 1 miljoen seconden aan clips kreeg, koos het meer dan 75 procent van de tijd voor de juiste seconde.

Met dit accurate woordenboek van de hersenen en filmclip in de hand introduceerden de onderzoekers een nieuw niveau van uitdaging. Ze gaven het computermodel 18 miljoen seconden aan nieuwe clips, allemaal willekeurig gedownload van YouTube-video's. Geen van de experimentdeelnemers had deze clips ooit gezien.

De onderzoekers voerden vervolgens de hersenactiviteit van de deelnemers door het model en gaven de opdracht om de clips te kiezen die hoogstwaarschijnlijk elke seconde activiteit zouden activeren. Het resultaat was een geheel nieuwe reconstructie van de visuele ervaring van de persoon met de film. Met andere woorden, als de deelnemers een clip hadden gezien waarin Steve Martin aan de rechterkant van het scherm zat, kon het programma naar hun hersenactiviteit kijken en de YouTube-clip kiezen die het meest op Martin leek aan de rechterkant van het scherm.

Je kunt de videoclips hier en hier bekijken. In de eerste clip staat de originele video aan de linkerkant, terwijl een gemiddelde van de top 100 clips die het dichtst bij de hersenactiviteit waren, aan de rechterkant is. (Gemiddelden waren noodzakelijk, en ook de reden voor de vervaging, zei Gallant, omdat zelfs 18 miljoen seconden aan YouTube-video's niet in de buurt komen van het vastleggen van alle visuele verscheidenheid in de originele clips.) Het tweede segment van de video toont de originele clip bovenaan en reconstructies hieronder. De linkse kolom is een gemiddelde reconstructie, terwijl de overige kolommen afzonderlijke video's zijn die door het programma worden gekozen als zijnde het origineel het dichtst bij.

Kijken naar een mindmovie

De gemiddelde video's zien eruit als spookachtige maar herkenbare facsimile's van de originelen. De wazigheid komt grotendeels doordat de YouTube-bibliotheek met clips zo beperkt is, waardoor exacte overeenkomsten moeilijk zijn, zei Gallant.

"Achttien miljoen seconden is echt een verdwijnende kleine fractie van de dingen die je in je leven zou kunnen zien," zei hij.

De mind-reading methode is alleen beperkt tot de fundamentele visuele gebieden van de hersenen, niet de hoger-functionerende centra van denken en redeneren zoals de frontale cortex. Gallant en zijn collega's werken echter aan het bouwen van modellen die andere hersengebieden zouden nabootsen. Op de korte termijn kunnen deze modellen worden gebruikt om te begrijpen hoe de hersenen werken, net zoals milieuwetenschappers computermodellen van de atmosfeer gebruiken om het weer en het klimaat te begrijpen.

Op de lange termijn hoop ik dat dergelijke technologie kan worden gebruikt om brain-machine-interfaces te bouwen waarmee mensen met hersenschade kunnen communiceren door te denken en die gedachten via een computer te laten vertalen, zei Gallant.Mogelijk kun je de hersenactiviteit tijdens dromen of hallucinaties meten en deze fantasievolle staten op het grote scherm bekijken.

Als die voorspellingen uitkomen, zegt Gallant, kunnen er ethische kwesties spelen. Hij en zijn collega's staan ​​fel haaks op het meten van iemands hersenactiviteit zonder hun medeweten en toestemming. Op dit moment is het afluisteren van geheime hersenen ver gezocht, aangezien de techniek een grote, lawaaierige fMRI-machine en de volledige medewerking van het onderwerp vereist.

Niet alleen dat, maar het lezen van gedachten, herinneringen en dromen is misschien niet zo eenvoudig als het decoderen van eenvoudige visuele ervaringen, zei Gallant. De link tussen hoe onze hersenen verwerken wat we zien en hoe het verwerkt wat we ons voorstellen, is niet duidelijk.

"Dit model zal een startpunt zijn voor het proberen om visuele beelden te decoderen," zei Gallant. "Maar hoe dicht bij het eindpunt is moeilijk te zeggen."

  • De meest verbazingwekkende optische illusies (en hoe ze werken)
  • Werkt Hypnosis?
  • Wetenschappers zien in de gedachten van dromers

Je kunt volgen WordsSideKick.com senior schrijver Stephanie Pappas op Twitter @sipappas. Volg WordsSideKick.com voor het laatste nieuws over wetenschap en ontdekkingen op Twitter @wordssidekick en verder Facebook.


Video Supplement: Wat blijft er over van de vrije wil onder een hersenscanner? (3/5).




Onderzoek


Brain'S Courage Center Gevestigd
Brain'S Courage Center Gevestigd

Rokers Zeggen Dat E-Sigaretten Gewoon 'Koeler' Zijn Dan Andere Inhalatoren
Rokers Zeggen Dat E-Sigaretten Gewoon 'Koeler' Zijn Dan Andere Inhalatoren

Science Nieuws


Chatroulette Deemed Unsafe For Kids
Chatroulette Deemed Unsafe For Kids

Pseudowetenschap Op Tv: Zwakke Onderzoeksresultaten
Pseudowetenschap Op Tv: Zwakke Onderzoeksresultaten

Groenland-Ijsbergen Afbreken Bij Near-Record Rate
Groenland-Ijsbergen Afbreken Bij Near-Record Rate

Rupsen Bouwen Leaf 'Huizen', Andere Insecten Verplaatsen Zich
Rupsen Bouwen Leaf 'Huizen', Andere Insecten Verplaatsen Zich

Menselijke Stamcellen Vormen Een Nieuwe Benadering Van Onderzoek Naar Autisme (Op-Ed)
Menselijke Stamcellen Vormen Een Nieuwe Benadering Van Onderzoek Naar Autisme (Op-Ed)


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com