Reading Minds: Gehirnscans Erstellen Bilder Von Dem, Was Sie Sehen

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Wissenschaftler haben gezeigt, dass sie jetzt gehirnscans verwenden können, um briefe und bilder zu lesen, die die teilnehmer ansehen.

Maschinen, die die Gedanken der Menschen lesen können, nähern sich der Realität: Wissenschaftler haben gezeigt, dass sie jetzt Gehirnscans zum Lesen von Briefen und Bildern verwenden können, die die Teilnehmer ansehen.

Die Ergebnisse stammen aus zwei Studien, die beide in der Fachzeitschrift NeuroImage detailliert beschrieben werden und die darauf schließen lassen, dass Maschinen gelernt werden könnten, in den Kopf zu blicken, um Bilder von dem zu sehen, was die Menschen fast in Echtzeit sehen.

Trotzdem sagen die Forscher, dass der wahre Beitrag solcher Studien darin besteht, das Verständnis des Gehirns zu fördern.

"Es ist wirklich schön zu sagen, dass wir Bilder basierend auf Gehirndaten unterscheiden können, aber ich denke, dass das Potenzial der Studie grundlegender ist - zum Beispiel, um die Dynamik der Wahrnehmung zu verstehen", sagte Marieke van de Nieuwenhuijzen, Mitautorin eines der die Studien.

Gehirne

In der ersten Studie verwendeten die Forscher die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI), um die Aktivität des visuellen Kortex, der Hirnregion, die visuelle Informationen verarbeitet, aufzuzeichnen, während die Studienteilnehmer eine Reihe von handgeschriebenen Zeichen sahen: B, R, A, I, N und S. [Sehen Sie Gedankenbilder von den Gehirnscans]

Durch die wiederholte Eingabe von Teilen dieser Daten in mathematische Modelle konnten die Forscher der Maschine "beibringen", welches Aktivitätsmuster mit welchem ​​Buchstaben einer Person korrespondierte.

Das trainierte Modell wurde dann an den restlichen Daten getestet, das heißt, es musste die Buchstaben aus der Aktivität des Gehirns rekonstruieren. Und das mit auffallend hoher Qualität.

"Wir rekonstruieren die einzelnen Pixel, aus denen die wahrgenommenen Buchstaben bestehen", sagte Studienforscher Marcel van Gerven, Neurowissenschaftler an der Radboud-Universität Nijmegen in den Niederlanden.

Informationen verfolgen

In der zweiten Studie machten sich van de Nieuwenhuijzen und ihre Kollegen auf den Weg, um zu sehen, wie sich visuelle Informationen im Gehirn ausbreiten - ein Vorgang, der in einem Bruchteil einer Sekunde abläuft.

Die Forscher verwendeten die Magnetoenzephalographie (MEG), um die Gehirnaktivität der Menschen aufzuzeichnen, während sie Bilder von Gesichtern, Szenen, Körpern und Werkzeugen beobachteten.

Die Daten wurden dann verwendet, um ein mathematisches Modell zu lehren, wie man die Muster der Gehirnaktivität unterscheidet, die etwa 100 Millisekunden nach der Präsentation des Bildes an die Studienteilnehmer auftreten. Das Modell konnte dann mit hoher Genauigkeit erkennen, ob das Bild, das der Studienteilnehmer sah, ein Gesicht, ein Körper oder ein Objekt war.

MEG erkennt kleine Änderungen in Magnetfeldern im Gehirn, die durch die elektrische Aktivität von Neuronen verursacht werden. Im Gegensatz zur fMRT kann zwischen Änderungen der Hirnaktivität im Abstand von wenigen Millisekunden unterschieden werden.

Daher konnten die Forscher feststellen, wann die wahrgenommenen visuellen Informationen die erste Verarbeitungsstation im Gehirn treffen und wie sich diese Informationen im Laufe der Zeit entwickelt haben.

"Wir klassifizieren, zu welcher Reizkategorie ein wahrgenommener Reiz gehört, und wir können die räumlich-zeitliche Dynamik der Beteiligung verschiedener Gehirnregionen bei der Wahrnehmung unterschiedlicher Reizkategorien verfolgen", sagte van Gerven.

Das Gehirn verstehen

Die Studien zum Gedankenlesen könnten zu einem besseren Verständnis führen, wie das Gehirn die Welt "sieht". [Im Gehirn: Eine Foto-Reise durch die Zeit]

Das menschliche Sehsystem besteht aus mehreren unterschiedlichen visuellen Bereichen, die in einem stark miteinander verbundenen und geschichteten Netzwerk angeordnet sind. Wissenschaftler haben versucht, Modelle zu entwickeln, die beschreiben und vorhersagen, wie das Gehirn auf die Welt reagieren wird.

"Es wurde ständig versucht zu verstehen, worum es in der visuellen Welt geht, die die Aktivität in verschiedenen visuellen Bereichen des Gehirns antreibt", sagte Thomas Naselaris, ein Neurowissenschaftler an der Medical University von South Carolina, der an keiner Studie beteiligt war.

Die visuelle Rekonstruktion ist eine Möglichkeit, die verschiedenen vorgeschlagenen Modelle darauf zu testen, wie das Gehirn visuelle Informationen codiert, und dies kann mit verschiedenen Algorithmen durchgeführt werden.

"Die Studien sind anspruchsvoll und elegant", sagte Naselaris. "Sie sind gut gemachte Erkundungen darüber, welche Algorithmen für die Rekonstruktion visueller Informationen am effizientesten sind. Das scheint der wahre Fortschritt und der wirkliche Beitrag zu sein."

Als Nächstes werden die Forscher andere Gehirnprozesse wie das Gedächtnis untersuchen, um zu sehen, wie sich das Gedächtnis im Laufe der Zeit im Gehirn entwickelt.

"Unser nächstes Ziel ist es, diese Dynamik detaillierter zu verfolgen und während der Arbeitsspeicherwartung zu untersuchen", sagte van Gerven.

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