Τομογράφος διαβάζει εικόνες απευθείας στον εγκέφαλο

Ένα νέο μαθηματικό μοντέλο που αναλύει δεδομένα από μαγνητικές τομογραφίες επέτρεψε σε Ολλανδούς ερευνητές να αποκρυπτογραφήσουν τις εικόνες που κοιτούσαν οι εξεταζόμενοι. Ο αλγόριθμος, εκτιμά η ερευνητική ομάδα, μιμείται τον τρόπο λειτουργίας του ίδιου του εγκέφαλου.

ΟΜαρσέλ βαν Γκέρβεν και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο Ράντμπουντ χρησιμοποίησαν την τεχνική του λειτουργικού μαγνητικού συντονισμού (fMRI), μια παραλλαγή της μαγνητικής τομογραφίας, η οποία παρακολουθεί την εγκεφαλική δραστηριότητα μετρώντας τη ροή του αίματος.

Ο τομογράφος συνδέθηκε σε έναν υπολογιστή, ο οποίος ταυτόχρονα φωτογράφιζε και σάρωνε τις εικόνες που έβλεπε και ο εθελοντής την ώρα της εξέτασης -εικόνες χειρόγραφων γραμμάτων.

Το μαθηματικό μοντέλο που έτρεχε στον υπολογιστή χώρισε τον εγκέφαλο σε μικρές περιοχές, διαστάσεων 2x2x2 χιλιοστά, τις οποίες οι ερευνητές ονομάζουν «voxel» κατ΄αντιστοιχία με το «pixel».

Σε πρώτη φάση, ο αλγόριθμος «διδάχθηκε» πώς κάθε voxel του εγκεφάλου αντιδρά σε κάθε pixel της κάθε εικόνας. Αυτό επέτρεψε στον υπολογιστή να αναδημιουργεί μια αναπαράσταση της εικόνας που κοιτούσαν οι εθελοντές την ώρα της εξέτασης. Δεν ήταν όμως μια ακριβής αναπαράσταση, αλλά ένα σχέδιο από στίγματα.

«Έπειτα από αυτό, όμως, εφαρμόσαμε κάτι πραγματικά καινούργιο» αναφέρει ο Μαρσέλ βαν Γκέρβεν. «Δώσαμε στο μοντέλο προγενέστερη γνώση: το διδάξαμε πώς μοιάζει το κάθε γράμμα. Αυτό βελτίωσε δραστικά την αναγνώριση των γραμμάτων».

Όπως επισημαίνει, «η προσέγγιση αυτή είναι παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο πιστεύουμε ότι ο εγκέφαλος συνδυάζει προγενέστερες γνώσεις με αισθητικές πληροφορίες. Για παράδειγμα, μπορεί κανείς να αναγνωρίσει ως γράμματα τις γραμμές και τις καμπύλες σε αυτό το κείμενο μόνο εφόσον έχει μάθει να διαβάζει».

«Αυτό ακριβώς αναζητάμε: μοντέλα που δείχνουν τι συμβαίνει στον εγκέφαλο με ρεαλιστικό τρόπο. Ελπίζουμε να βελτιώσουμε τα μοντέλα αρκετά ώστε να τα εφαρμόσουμε στην λειτουργική μνήμη ή σε υποκειμενικές εμπειρίες ή τα όνειρα. Οι αναπαραστάσεις δείχνουν αν τα μοντέλα που έχουμε δημιουργήσει προσεγγίζουν την πραγματικότητα» προσθέτει ο Δρ Βαν Γκέρνερ.

Πριν όμως αρχίσουν να διαβάζουν τα όνειρα στον εγκέφαλο, οι ερευνητές σκοπεύουν να πειραματιστούν με έναν τομογράφο υψηλότερης ανάλυσης, ο οποίος θα μπορούσε να επιτρέψει στον αλγόριθμο να σαρώνει στον εγκέφαλο εικόνες προσώπων.

Η μελέτη έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στην επιθεώρηση Neuroimage.

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ