La capacità di controllare i pensieri in una forma o nell'altra è stata ampiamente utilizzata dagli autori di numerosi romanzi di fantascienza. Ma recentemente, la visualizzazione delle immagini mentali ha cessato di appartenere al regno della fantasia.
All'inizio degli anni 2000, utilizzando la fMRI, furono fatti i primi tentativi di "retinotopia inversa" (la retinotopia è una proiezione ordinata della retina sull'area visiva della corteccia cerebrale). All'inizio, i tentativi sono stati piuttosto timidi: ai soggetti sono state mostrate immagini e contemporaneamente hanno acquisito dati sull'attività di varie regioni del cervello utilizzando la fMRI. Dopo aver raccolto le statistiche necessarie, i ricercatori hanno cercato di risolvere il problema inverso: indovinare cosa sta guardando una persona utilizzando la mappa dell'attività cerebrale.
Nelle immagini semplici, dove il ruolo principale era l'orientamento spaziale, la posizione degli oggetti o la loro categoria, tutto funzionava abbastanza bene, ma era ancora molto lontano dalla "telepatia tecnica". Ma nel 2008, scienziati dell'Istituto di neuroscienze dell'Università della California a Berkeley, guidati dal professore di psicologia Jack Gallant, hanno provato a fare questo trucco con le fotografie. Hanno diviso l'area di studio del cervello in piccoli elementi - voxel (elementi di un'immagine volumetrica) - e hanno tracciato la loro attività mentre ai soggetti (nel loro ruolo sono stati interpretati da due autori del lavoro) sono state mostrate 1.750 fotografie diverse.
Sulla base di questi dati, gli scienziati hanno costruito un modello di computer, che hanno "addestrato" mostrando 1000 altre fotografie e ricevendo 1000 diversi modelli di attivazione voxel come output. Si è scoperto che mostrando le stesse 1000 fotografie ai soggetti e confrontando i modelli catturati dal loro cervello con quelli previsti dal computer, è possibile con una precisione abbastanza elevata (fino all'82%) determinare quale fotografia sta guardando una persona.
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Immagini in movimento
Nel 2011, un team di ricercatori guidato dallo stesso professore Gallant dell'Università della California a Berkeley ha ottenuto risultati significativamente più interessanti. Mostrando ai soggetti 7.200 secondi di filmati di "addestramento", i ricercatori hanno studiato l'attività di più voxel cerebrali utilizzando la fMRI. Ma qui si trovano di fronte a un problema serio: la fMRI reagisce all'assorbimento di ossigeno da parte dei tessuti cerebrali - l'emodinamica, che è un processo molto più lento rispetto ai cambiamenti nei segnali nervosi. Non ha molta importanza studiare la reazione alle immagini fisse: una foto può essere mostrata per pochi secondi, ma con video dinamici sorgono seri problemi. Pertanto, gli scienziati hanno creato un modello a due fasi,che collega la dinamica ematica lenta e i processi neurali veloci della percezione visiva.
Dopo aver costruito un modello computerizzato iniziale della "risposta" del cervello a vari video, i ricercatori lo hanno addestrato utilizzando 18 milioni di video di un secondo selezionati casualmente da YouTube. Quindi ai soggetti sono stati mostrati film di "prova" (diversi da quelli di "formazione"), che studiavano l'attività cerebrale usando la fMRI, e il computer ha selezionato tra questi 18 milioni e cento clip che hanno causato il modello di attività più vicino, dopo di che ha calcolato la media dell'immagine su questi clip e ha prodotto la "media risultato". La correlazione (coincidenza) tra l'immagine che la persona vede e quella generata dal computer era di circa il 30%. Ma per la prima "lettura della mente" questo è un ottimo risultato.
Dormi in mano
Ma i risultati dei ricercatori giapponesi del Laboratorio di neuroscienze dell'Istituto di ricerca sulle telecomunicazioni di Kyoto, dell'Istituto di scienza e tecnologia di Nara e dell'Istituto nazionale di tecnologia dell'informazione e della comunicazione a Kyoto sembrano essere molto più significativi. Nel maggio 2013, hanno pubblicato Neural Decoding of Visual Images during Sleep in Science. Sì, gli scienziati hanno imparato a sognare. Più precisamente, non per vedere, ma per spiare!
Esistono diversi modi per "vedere" cosa sta succedendo nel cervello di una persona vivente. L'elettroencefalografia (EEG) utilizza misurazioni di potenziali elettrici deboli sulla superficie del cuoio capelluto, mentre la magnetoencefalografia (MEG) registra campi magnetici molto deboli. Questi metodi consentono di monitorare l'attività elettrica totale del cervello con un'elevata risoluzione temporale (unità di millisecondi). La tomografia a emissione di positroni (PET) consente di vedere l'attività di aree specifiche del cervello in funzione tracciando sostanze precedentemente iniettate contenenti isotopi radioattivi. Il metodo della risonanza magnetica funzionale (fMRI) si basa sul fatto che l'ossiemoglobina nel sangue che trasporta l'ossigeno ai tessuti differisce nelle sue proprietà magnetiche dalla deossiemoglobina che ha già ceduto l'ossigeno. La FMRI può essere utilizzata per vedere le aree attive del cervelloassorbimento di ossigeno. La risoluzione spaziale di questo metodo è di millimetri e il - temporale dell'ordine delle frazioni di secondo.
Registrando i segnali dell'attività cerebrale utilizzando la fMRI, tre soggetti sono stati svegliati (circa 200 volte) in fasi di sonno superficiale e sono stati invitati a descrivere il contenuto dell'ultimo sogno. Le categorie chiave sono state identificate dai report, che, utilizzando il database lessicale di WordNet, sono stati combinati in gruppi di termini semanticamente simili (synset), organizzati in strutture gerarchiche. I dati FMRI (nove secondi prima del risveglio) sono stati ordinati per synset. Per addestrare il modello di riconoscimento, ai soggetti svegli sono state mostrate immagini dal database ImageNet corrispondenti ai synset ed è stata studiata una mappa dell'attività cerebrale nella corteccia visiva. Successivamente, il computer è stato in grado di prevedere con una probabilità del 60-70% ciò che una persona vede in un sogno in base all'attività di varie regioni del cervello. Questo, per inciso, lo indicache una persona sogna utilizzando le stesse aree della corteccia visiva utilizzate per la normale visione da sveglio. Questo è solo il motivo per cui vediamo i sogni, gli scienziati non possono ancora dirlo.
Dmitry Mamontov
