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新技術可通過腦共振圖像確定大腦閱讀的字母

日期:2013-08-23 09:06:14

據報道,荷蘭內梅亨大學研究人員提出一種簡潔的數學模型,結合先進的腦部磁共振圖像獲取與分析技術,能比以往更精確地重建一個人的思想。最近,他們用這種方法成功地確定了一個人正在看哪個字母。相關論文預先發表在《神經影像》雜志網站上。

 

人們常用功能性磁共振掃描來研究大腦認知,通常的做法是讓志愿者執行一項特殊任務,確定此時大腦的活躍區域。內梅亨大學的科學家將這種研究又向前推進了一步:用掃描數據確定志愿者正在看的內容。

 

該數學模型采用一種關于認知圖像重建的線性高斯框架,實驗所用的是手寫字母。研究人員不斷調適模型,讓它能把來自大腦掃描儀的一點(2×2×2毫米的三維像素,三維空間中定義一個點的圖象信息的單位)與單個顯示像素關聯起來,再將所有顯示像素的信息結合在一起,就能重新構建出志愿者所看到的圖像。但結果圖像并不清晰,只是模糊不清的斑點圖。

 

“此后,我們又做了改進,給模型加了一些先驗知識:‘告訴’它那些圖案花紋看起來像什么字母,大大提高了識別能力。模型會比較這些字母,確定哪個能最確切對應斑點圖,然后將這些圖像結果推向該字母。”研究負責人馬塞爾·范戈文說,“我們相信,大腦本身會把以往的先驗知識與感覺信息結合起來,而我們的方法與此類似。比如,你能認得這篇文章里的線條和曲線,將它們認作某個字詞,前提是你曾經學過它。這正是我們尋找的:一種能以真實方式顯示大腦中發生了什么的模型。我們希望將模型改進到一定程度,能用在工作記憶或主觀體驗中,如夢境或具有可視化形象的主觀體驗中。”

 

“在今后的研究中,我們將采用更強大的磁共振成像掃描儀。”論文第一作者珊妮·斯考恩梅克說,“掃描儀分辨率越高,提供給模型的關聯圖像就越詳細。目前,我們給模型的字母圖像是腦中的1200個三維像素。如果用更強大的掃描儀,將能達到15000個三維像素。”

 


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