Zdolność do kontrolowania myśli w takiej czy innej formie była szeroko stosowana przez autorów wielu powieści science fiction. Ale ostatnio wizualizacja obrazów mentalnych przestała należeć do sfery fantazji.
Na początku XXI wieku fMRI zastosowano do pierwszych prób „odwróconej retinotopii” (retinotopy to uporządkowana projekcja siatkówki na obszar wzrokowy kory mózgowej). Początkowo próby były raczej nieśmiałe: badanym pokazywano obrazy i jednocześnie zbierano dane o aktywności różnych regionów mózgu za pomocą fMRI. Po zebraniu niezbędnych statystyk badacze próbowali rozwiązać odwrotny problem - odgadnąć, na co patrzy dana osoba, korzystając z mapy aktywności mózgu.
Na prostych zdjęciach, na których główną rolę odgrywała orientacja przestrzenna, położenie obiektów lub ich kategoria, wszystko działało całkiem nieźle, ale nadal było to bardzo dalekie od „technicznej telepatii”. Jednak w 2008 roku naukowcy z Instytutu Neuronauk na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, kierowani przez profesora psychologii Jacka Gallanta, próbowali zrobić tę sztuczkę ze zdjęciami. Podzielili badany obszar mózgu na małe elementy - woksele (elementy obrazu wolumetrycznego) - i śledzili ich aktywność, podczas gdy badanym (w ich roli wcieliło się dwóch autorów pracy) pokazano 1750 różnych fotografii.
Na podstawie tych danych naukowcy zbudowali model komputerowy, który „wytrenowali”, pokazując 1000 innych fotografii i otrzymując 1000 różnych wzorców aktywacji wokseli jako dane wyjściowe. Okazało się, że pokazując badanym te same 1000 zdjęć i porównując wzorce zarejestrowane w ich mózgach z przewidywanymi przez komputer, można z dość dużą dokładnością (do 82%) określić, na które zdjęcie patrzy dana osoba.
Film promocyjny:
Ruchome obrazki
W 2011 roku zespół badaczy kierowany przez tego samego profesora Gallanta z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley osiągnął znacznie bardziej interesujące wyniki. Pokazując badanym 7200 sekund „treningowych” klipów filmowych, naukowcy zbadali aktywność wielu wokseli mózgowych za pomocą fMRI. Ale tutaj stają przed poważnym problemem: fMRI reaguje na wchłanianie tlenu przez tkanki mózgowe - hemodynamikę, co jest procesem znacznie wolniejszym niż zmiany sygnałów nerwowych. Studiowanie reakcji na nieruchome obrazy nie ma większego znaczenia - zdjęcie można wyświetlić przez kilka sekund, ale w przypadku dynamicznych filmów pojawiają się poważne problemy. Dlatego naukowcy stworzyli model dwuetapowy,który łączy powolną hemodynamikę i szybkie neuronalne procesy percepcji wzrokowej.
Po zbudowaniu wstępnego komputerowego modelu „reakcji” mózgu na różne filmy, naukowcy wytrenowali go, używając 18 milionów jednosekundowych filmów losowo wybranych z YouTube. Następnie badanym pokazano filmy „testowe” (inne niż „treningowe”), badające aktywność mózgu za pomocą fMRI, oraz komputer wybrany z tych 18 milionów setek klipów, które spowodowały najbliższy wzorzec aktywności, po czym uśrednił obraz na tych klipach i dał wynik . Korelacja (zbieg okoliczności) między obrazem, który widzi osoba, a tym, który jest generowany przez komputer, wynosiła około 30%. Ale jak na pierwsze „czytanie w myślach” to bardzo dobry wynik.
Śpij w dłoni
Jednak osiągnięcia japońskich badaczy z Neuroscience Laboratory Instytutu Telekomunikacji w Kioto, Instytutu Nauki i Technologii w Nara oraz Narodowego Instytutu Technologii Informacyjno-Komunikacyjnych w Kioto wydają się być o wiele bardziej znaczące. W maju 2013 opublikowali Neural Decoding of Visual Images during Sleep in Science. Tak, naukowcy nauczyli się marzyć. Dokładniej, nie po to, żeby widzieć, ale żeby szpiegować!
Istnieje kilka sposobów „zobaczenia” tego, co dzieje się w mózgu żywej osoby. Elektroencefalografia (EEG) wykorzystuje pomiary słabych potencjałów elektrycznych na powierzchni skóry głowy, podczas gdy magnetoencefalografia (MEG) rejestruje bardzo słabe pola magnetyczne. Metody te pozwalają na śledzenie całkowitej aktywności elektrycznej mózgu z wysoką rozdzielczością czasową (jednostki milisekund). Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) umożliwia obserwację aktywności określonych obszarów pracującego mózgu poprzez śledzenie wcześniej wstrzykniętych substancji zawierających izotopy promieniotwórcze. Metoda funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) opiera się na fakcie, że oksyhemoglobina we krwi przenosząca tlen do tkanek różni się właściwościami magnetycznymi od dezoksyhemoglobiny, która już oddała tlen. Za pomocą FMRI można zobaczyć aktywne obszary mózgupochłaniający tlen. Rozdzielczość przestrzenna tej metody to milimetry, a czasowa - rzędu ułamków sekundy.
Rejestrując sygnały aktywności mózgu za pomocą fMRI, trzy osoby zostały obudzone (około 200 razy) w fazach płytkiego snu i poproszone o opisanie treści ostatniego snu. Z raportów wyodrębniono kluczowe kategorie, które za pomocą leksykalnej bazy danych WordNet zostały połączone w grupy semantycznie zbliżonych terminów (synsety), zorganizowane w struktury hierarchiczne. Dane FMRI (dziewięć sekund przed wybudzeniem) zostały posortowane według synchronizacji. Aby wytrenować model rozpoznawania, przebudzonym badanym pokazano obrazy z bazy danych ImageNet odpowiadające synchronizacjom oraz zbadano mapę aktywności mózgu w korze wzrokowej. Następnie komputer był w stanie przewidzieć z prawdopodobieństwem 60-70%, co dana osoba widzi we śnie, na podstawie aktywności różnych obszarów mózgu. To, nawiasem mówiąc, na to wskazujeże osoba śni, używając tych samych obszarów kory wzrokowej, które są używane do normalnego widzenia na jawie. Właśnie dlatego w ogóle widzimy sny, naukowcy nie mogą jeszcze powiedzieć.
Dmitrij Mamontow