当你看到我即知道 新法以接近脑认知速度破译脑信号

02.02.2016  11:36

  科技日报北京1月29日电 (记者常丽君)美国华盛顿大学研究人员通过植入癫痫病人颞叶的电极阵列,能以接近大脑形成认知的速度破译其脑电图信号,并进一步分析神经元对视觉刺激的反应,进而准确判定特定时间段的视觉刺激图像。

  认知物体和脑部神经活动之间的关系,是神经科学中的一个根本问题。华盛顿大学计算科学与工程教授拉杰什·拉奥说:“首先,我们要理解人脑颞叶是如何认知客观物体的,然后用计算机实时获得并判定某人正在看的东西。”这项成果可看做是一种临床上的理论论证,最终目标是构建一种能与瘫痪或中风病人进行沟通的机制。

  参与该项研究的志愿者是西雅图港景医疗中心的7名癫痫病人,出于治疗目的,研究人员在他们的颞叶癫痫病灶位点植入电极,并把各电极连在一起,形成强大的计算软件,能获得脑信号的两种特征属性:“事件相关电位”和“广谱变化”。前者可能是图像刚一出现时,在数十万个神经元中同时激活时生成的;后者则是对最初信息波生成后的持续处理。

  实验中,研究人员让志愿者观看计算机屏幕,屏幕会随机闪现人脸图像、房子图像和灰色空屏,每幅图像显示400毫秒。计算软件每秒对志愿者的脑信号进行1000次抽样并数字化处理,提取出特征属性。软件还能分析数据,确定电极位置组合、信号类型与志愿者所看图像的关系。拉奥说:“我们从不同电极部位得到了不同反应,有些对人脸敏感,有些对房子敏感。”

  研究人员先用前面2/3的图像研究志愿者的反应,不断调整算法,然后用后面1/3的图像做判定检验,他们事先也不知道剩下的图像是什么。结果表明,他们能判定志愿者什么时间(误差在20毫秒内)在看什么图像,准确率达96%。

  拉奥说:“过去科学家只能观察单个神经元,我们的研究则在一个很大的神经元网络层面,提供了更全面的脑部画面。”