Förmågan att kontrollera tankar i en eller annan form har använts allmänt av författarna till flera science fiction-romaner. Men nyligen har visualisering av mentala bilder upphört att tillhöra fantasin.
I början av 2000-talet, med användning av fMRI, gjordes de första försöken att "vända retinotopy" (retinotopy är en ordnad projektion av näthinnan på det visuella området i hjärnbarken). Först var försöken ganska blygsamma: försökspersonerna visade bilder och tog samtidigt data om aktiviteten i olika hjärnregioner med fMRI. Efter att ha samlat in nödvändig statistik försökte forskarna att lösa det omvända problemet - att gissa vad en person tittar på med hjälp av kartan över hjärnaktivitet.
I enkla bilder, där huvudrollen spelades av rumslig orientering, objektens placering eller deras kategori, fungerade allt ganska bra, men det var fortfarande mycket långt ifrån "teknisk telepati". Men 2008 försökte forskare från Institute of Neurosciences vid University of California i Berkeley, ledd av psykologprofessor Jack Gallant, göra detta trick med fotografier. De delade in hjärnans studieområde i små element - voxels (delar av en volumetrisk bild) - och spårade deras aktivitet medan ämnen (i deras roll spelades av två författare av verket) visades 1 750 olika fotografier.
Baserat på dessa data byggde forskarna en datormodell som de "tränade" genom att visa 1000 andra fotografier och få 1000 olika voxelaktiveringsmönster som utgång. Det visade sig att genom att visa samma 1000 fotografier till försökspersonerna och jämföra mönstren från deras hjärnor med de som förutses av datorn, är det möjligt med en ganska hög noggrannhet (upp till 82%) att avgöra vilket fotografi en person tittar på.
Kampanjvideo:
Rörliga bilder
2011 uppnådde ett forskargrupp under ledning av samma professor Gallant från University of California i Berkeley betydligt mer intressanta resultat. Genom att visa försökspersoner 7200 sekunder av "träning" -filmklipp, studerade forskarna aktiviteten hos flera hjärnvoxlar med fMRI. Men här står de inför ett allvarligt problem: fMRI reagerar på absorption av syre av hjärnvävnader - hemodynamik, vilket är en mycket långsammare process än förändringar i nervsignaler. Det spelar ingen roll för att studera reaktion på stillbilder - ett foto kan visas i några sekunder, men med dynamiska videor uppstår allvarliga problem. Därför har forskare skapat en tvåstegsmodell,som förbinder långsam hemodynamik och snabba neurala processer för visuell uppfattning.
Efter att ha byggt en inledande datormodell av hjärnans "svar" på olika videor, utbildade forskarna den med 18 miljoner videor på en sekund som valts slumpmässigt från YouTube. Därefter visades försökspersonerna "test" -filmer (andra än "tränings" -filmer), studerade hjärnaktivitet med hjälp av fMRI, och datorn valdes från dessa 18 miljoner hundratals klipp som orsakade det närmaste aktivitetsmönstret, varefter det medelvärdet av bilden på dessa klipp och producerade "genomsnittet" resultat". Korrelationen (sammanfall) mellan den bild som personen ser och den som genereras av datorn var cirka 30%. Men för den första "tankeläsningen" är detta ett mycket bra resultat.
Sov i handen
Men prestationerna från japanska forskare vid Neuroscience Laboratory vid telekommunikationsforskningsinstitutet i Kyoto, Science and Technology Institute i Nara och National Institute of Information and Communication Technology i Kyoto verkar vara mycket mer betydelsefulla. I maj 2013 publicerade de Neural Decoding of Visual Images under Sleep in Science. Ja, forskare har lärt sig att drömma. Mer exakt, inte att se, utan att spionera!
Det finns flera sätt att "se" vad som händer i hjärnan hos en levande person. Elektroencefalografi (EEG) använder mätningar av svaga elektriska potentialer på hårbottenytan, medan magnetoencefalografi (MEG) registrerar mycket svaga magnetfält. Dessa metoder låter dig spåra hjärnans totala elektriska aktivitet med en hög temporär upplösning (enheter av millisekunder). Positron emission tomography (PET) låter dig se aktiviteten i specifika områden i arbetshjärnan genom att spåra förinsprutade ämnen som innehåller radioaktiva isotoper. Metoden för funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) är baserad på det faktum att oxihemoglobin i blodet som transporterar syre till vävnader skiljer sig i sina magnetiska egenskaper från deoxihemoglobin som redan har gett upp syre. FMRI kan användas för att se de aktiva områdena i hjärnansyreabsorberande. Den rumsliga upplösningen för denna metod är millimeter och den temporära - av storleken på bråkdelar av en sekund.
Inspelning av signaler om hjärnaktivitet med fMRI, tre personer väcktes (cirka 200 gånger) i stadier av grund sömn och bad om att beskriva innehållet i den sista drömmen. Nyckelkategorier identifierades från rapporterna, som med hjälp av WordNet-lexikaldatabasen kombinerades till grupper av semantiskt liknande termer (synsets), organiserade i hierarkiska strukturer. FMRI-data (nio sekunder innan de vaknade) sorterades efter synset. För att träna igenkänningsmodellen visades vakna ämnen bilder från ImageNet-databasen motsvarande synsets, och en karta över hjärnaktivitet i den visuella cortex studerades. Därefter kunde datorn med en sannolikhet på 60-70% förutsäga vad en person ser i en dröm baserat på aktiviteten i olika hjärnregioner. Detta indikerar förresten detatt en person drömmer om att använda samma områden i den visuella cortex som används för normal vaknande syn. Det är just därför vi ser drömmar alls, kan forskare ännu inte säga.
Dmitry Mamontov