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电脑才是千真万确的读心术大师

科普小知识2022-07-12 10:53:57
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电脑才是千真万确的读心术大师

周四发表在《公共科学图书馆——计算生物学》杂志上的一项新研究表明,华盛顿大学的科学家和他们的同事可以通过在颞叶安装电极来实时翻译清醒患者的大脑信号。(快跟上你的感觉!)

此外,计算机神经科学家罗杰斯·拉奥、神经外科医生杰夫·奥伊曼和华盛顿大学的研究人员能够分析参与者对两种不同类型视觉刺激(面部和房屋图像)的神经反应。

这反过来使人们能够预测哪种类型的图像以及患者何时在观看。研究人员在一份声明中解释说,通过他们的努力,结果显示准确率达到95%,这也可以帮助研究人员更好地理解颞叶如何感知不同的物体。

饶是华盛顿大学的计算机科学与工程教授,也是国家科学基金会感觉运动工程中心的负责人。他指出,他和他的朋友们“试图搞清楚...如何使用计算机提取和预测人们实时看到的东西。”

参与者患有顽固性癫痫症状(不要放弃治疗!这个计算机软件有助于与瘫痪病人交流。)

该研究涉及在西雅图港景医疗中心接受治疗的七名癫痫患者。饶补充说,这可以被认为是“一个概念的证明,以构建一个沟通机制的病人,包括瘫痪或中风患者和闭锁综合征患者。”

Ojemann解释说,每个病人都经历过癫痫发作,但药物在缓解症状方面用处不大。

因此,他们接受了在大脑颞叶植入电极的临时手术,希望这些电极能帮助医生定位癫痫的发作。

正如研究人员所说,颞叶位于眼睛和耳朵后面,负责感觉输入,通常是患者癫痫发作的来源。

它们也经常与阿尔茨海默氏病和痴呆症有关,并且比其他大脑结构更容易受到头部创伤的影响。

每个病人都在颞叶的不同部位安装了电极(连接到可以提取两种不同大脑信号的计算机软件)。这些脑信号是与事件相关的电位,当人们第一次看到图像时,这些电位被成千上万的神经细胞共同激活,同时还有宽带频谱的变化,这涉及到对所呈现信息的额外处理。

图像内容预测的准确率达到96%

一旦这个过程完成,每个病人将会在电脑显示器上看到一系列随机的图像——脸或房子。此外,图像仅持续400毫秒,并与空白的灰色屏幕交织在一起。

参与者需要找到一张颠倒房子的图片,同时软件以每秒1000次的速度提取和数字化大脑信号。

电脑才是千真万确的读心术大师

该图显示了本研究中受试者视觉刺激产生的大脑信号。在这个例子中,面部图像比室内图像更能激活大脑(但情况并非总是如此)。

饶说,研究人员了解到“植入电极的不同位置会带来不同的反应;有些人对人脸非常敏感,有些人对房子非常敏感。”

该软件还可以分析信号数据,以确定结合电极位置和信号类型的最佳方式,从而呈现最接近实际看到的图像。

“我们通过测试受试者对前三分之二图像(已知图像)的反应来训练一套算法,”该学校说,并补充说研究人员能够“推断出代表最后三分之一图像的大脑信号”...不管受试者何时看到房子、脸或灰色屏幕(在20毫秒内),准确率都是96%。

“传统上,科学家更关心单个神经元。另一方面,我们的研究在超大型神经网络的层面上提供了一个更全面的图像,并展示了一个清醒而专注的人如何感知复杂的视觉对象。”饶补充说,这是大脑绘图技术向前迈出的一大步,同时它可以实时确定不同种类的数据正在哪个大脑区域进行探测。

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