读脑软件系统能实时解码大脑信息精确率95%

  科学家最新设计一套计算机软件,与大脑植入电极连接在一起,可以几毫秒之间读取人类大脑信息。

 据英国每日邮报报道,目前,科学家最新研制一套计算机程序,能够实时解码人类大脑思考的内容,其精确率达到95%。

  他们能够预测到大脑植入电极的电子信号,并且有助于“对变化不敏感”患者进行交流沟通,这一解码过程仅发生在人们看到图像的数毫秒之间,其精确率达到95%以上。美国华盛顿大学计算神经系统科学家罗杰西-拉奥(Rajesh Rao)说:“我们试着去理解,第一,人类大脑颞叶区域如何感知物体;第二,人们如何使用计算机提取这些信息,并实时预测人们所看到的物体。从临床诊断角度,你可以认为该研究结果是构建患者通讯交流机制的概念验证,这些患者包括瘫痪者、中风者以及完全对变化不敏感的人群。”

  科学家对患者的两种类型视觉刺激(面部和房屋图像)的神经反应进行了分析,使科学家能够随后预测哪些图像是患者观看过的,以及观看的时间,结果显示其精确率达到95%。目前,这项研究报告发表在近期出版的《公共科学图书馆——计算生物学》上。

  这项研究结果是基于对美国港景医疗中心7位接受护理的癫痫患者观察分析获得的,华盛顿大学医学神经外科医师杰夫-奥杰曼(Jeff Ojemann)称,每位患者曾出现癫痫发作,并且药物治疗并未缓解,因此他们接受了临时性大脑颞叶植入电极手术,持续时间大约1个星期,电极能够定位癫痫发作的聚焦点。

  颞叶负责处理感觉输入,与癫痫发作有关,该组织位于哺乳动物眼睛和耳朵之后,同时,它也与老人痴呆症相关,比其它大脑结构更易受到攻击形成头部创伤。在这项实验中,植入颞叶的电极与强大的计算机软件建立连接,能够提取两种固有的大脑信号:事件相关电位和宽带光谱变化。

  拉奥描述称,事件相关电位信号可能是人们最初看到图像时由数千个神经细胞共同激活的,宽带光谱变化信号是最初信息波之后的持续信息处理。通过观看计算机显示器,将看到随机序列图像——人类面部和房屋的闪烁图像,我们获得不同植入电极位置的差别反应,一些电极对人类面孔非常敏感,一些电极对房屋非常敏感。

  这个计算机软件每秒1000次采样和数字化大脑信号,从而提取相关特征,同时,该软件还能分析信号数据,从而将电极位置和信号类型结合在一起,分析出人们真实看到的每个图像。统计结果显示,软件识别图像的精确率高达95%。拉奥强调称,最新研制的计算机软件有助于实现对瘫痪患者的沟通交流

科学而非魔术:“读脑术”或许很快就能实现

或许在不远的将来,我们就可以破解大脑的工作方式
或许在不远的将来,我们就可以破解大脑的工作方式

 据国外媒体报道,大脑内部的电流活动意味着什么?科学家称,这意味着我们的想法是可以读取并翻译出来的。

  你或许会认为思想是无形无实,而且无法预测的,但实际上所有的大脑活动都是通过电脉冲信号的传递完成的。随着对大脑的认识日益加深,我们有望在不久的将来成功解码大脑中的电信号,并将我们的想法转化成自动化设备的驱动力。

  Stephen Sigurnjak是英国中央兰开夏大学的电子学高级讲师,他研制了一款基于玩家大脑活动的scalextric模型车玩具,这也是利用人体脑电波活动开发的最新产品。据介绍,该玩具的动力取决于玩家的注意力水平。“你的大脑会产生电流活动,有点类似一台电脑,” Sigurnjak说,“当你集中注意力在某件事情上的时候,电信号就会使大脑里的神经元活跃起来。”

  这款scalextric玩具包括一个头戴设备,夹在前额上,能够测量大脑活动的水平。大脑中的想法会被组织成不同频率的波段(举例来说,潜意识的活动水平就与有意识的思维不同),这些电信号经过计算机处理后,传递到一个微处理器,在那里对玩具车的电压水平进行相应的控制。

  在真实体验中,当体验者戴上头戴设备时,玩具车保持静止。Sigurnjak称,将字母表形象化或者思考数学问题有助于玩具车的启动,但此时体验者的脑电波信号还不够强烈,玩具车依然静止;直到体验者听到Sigurnjak博士的解释之后,玩具车才开始移动。一旦开始移动,玩具车就很难停下来。体验者尝试不再思考,集中注意力在冥想呼吸上时,玩具车却移动得越来越快。这意味着,当你试图停下思绪的时候,反而会使大脑的活动更为强烈。

  Scalextric玩具车很有趣,但科学家希望将“思维控制”的技术应用在更加精细的地方。“假如你遇到一场事故,或者不幸瘫痪,你的大脑工作正常,但身体却做不到。在这方面已经有了大量的研究,即只通过大脑的想象就能控制其他东西,” Sigurnjak博士说,“我们的目标是,当你坐在轮椅上想要左转的时候,它就能自动左转。未来你或许能够将想法翻译出来,当你想到什么东西,电脑就能自动把它打出来。”

  这项技术或许还能用在压力的测量上。在一些高压力职业中,比如飞行员们,当察觉他们处在超负荷状态,并有犯错的风险时,别人或许就能站出来帮助他们。

  英国中央兰开夏大学的心理学高级讲师Sarita Robinson博士称,利用大脑作为能量来源将变得越来越可行,因为我们已经开始了解“思想”是如何运作的。“如果你回到100年前,你只能看到大脑的内部结构,”她说,“现在我们有核磁共振、计算机辅助测试扫描等,我们能做出血液流动图象。在未来,我们还可以看着大脑的扫描图像,观察其中正在想些什么。”

  目前,我们根据大脑扫描结果只能读出是否饥饿或口渴等简单信息,科学家的“读脑术”还处于相当原始的阶段。不过,破解大脑密码的时刻可能不需要再等待太长时间

科学家发现荧光分子 可读取大脑死前3小时记忆

在科幻电影中,常有先进科技,人死了不久,还能从大脑中读取死前最后回忆,这种幻想科技虽然用处很大,但想来也让人毛骨悚然,但是,如今科学家却已经发明了效果类似的办法,先拿果蝇来开刀。

  大脑记录资讯的方式,是神经电位讯号通过神经细胞彼此间形成的不同回路,原理上,只要能了解讯号经过哪条回路,就能知道大脑的主人体验过什么事,不过,这需要有办法一个一个神经元去探查,得先从比较简单的大脑开始研究起,果蝇的大脑只有10万个神经元,成为最好的研究目标。

  

  美国西北大学(Northwestern University)温伯文理学院(Weinberg College of Arts and Sciences)研究团队,利用萤光分子来入侵果蝇大脑,取得资讯。办法是这样,首先制造3种从水母身上发现的不同颜色的萤光分子,分别是绿色、黄色、蓝色,再将分子拆成两部份,必须重新结合起来,才会发光,然后,利用分子生物学的办法,将萤光分子的两半,分别送到突触,也就是神经元交界处的两边。

 当神经元传递讯号时,突触前的那一边,会分泌神经传导物质,这些神经传导物质越过突触间隙,结合到突触后那一边的受体上,产生电位,把讯号传给下一个神经元,在这个过程中,科学家分成两半的萤光分子,就顺便也越过了突触间隙,有如牛郎织女跨过鹊桥相会,双方结合后形成完整的萤光分子,就会发出萤光,如此一来,看何处发出萤光,就知道讯号经过哪些神经元。

  科学家把3种颜色的萤光分子分别用于果蝇的三种主要生物系统上:嗅觉、温觉、视觉,然后先让果蝇到处体验不同的经验:闻不同的气味、放在不同温度,看不同东西,然后就是科幻恐怖片登场的时候了,可怜的果蝇将被抓来剖开头壳,挖出大脑,在显微镜下看那些地方出现萤光,由于萤光可持续1 ~ 3个小时,因此科学家可以在3小时之后都能读取果蝇的大脑最后的活动,就跟科幻恐怖片中能读取死前最后记忆一样。

  过去对大脑的研究,受限于工具上的不足,往往有如在五里雾中,非侵入性的研究工具如fMRI只能让研究者知道哪个区域活跃,无法进行一个个神经元、一个个突触的研究,而若剖开大脑研究,脑细胞都死了,就无法找出回路如何运作,萤光技术能读取大脑死前活动的特性,或许未来可以帮助科学家更了解大脑的运作原理。

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