کشف روشی برای خواندن افکار با استفاده از دستگاه MRI

کشف روشی برای خواندن افکار با استفاده از دستگاه MRI

دانشمندان یک تکنیک خواندن افکار را توسعه داده اند که به آنها امکان می دهد با استفاده از اسکنرها برای مطالعه فعالیت مغز، تصاویری را که توسط افراد مشاهده می شود، پیش بینی کنند.

پیشرفت دانشمندان آمریکایی از تجهیزات اسکن MRI که معمولاً در روش های جراحی استفاده می شود برای مشاهده الگوهای فعالیت مغز در هنگام بررسی طیف وسیعی از عکس های سیاه و سفید استفاده می کند.

دانشمندان به سرپرستی دکتر جک گالانت از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در مجله Nature نوشتند: “نتایج ما نشان می دهد که ممکن است به زودی بتوان تصویری از تجربه بصری یک فرد را تنها با اندازه گیری فعالیت مغز بازسازی کرد. یک دستگاه مغز خوان عمومی را تصور کنید که می تواند تصویری از تجربه بصری یک فرد را در هر لحظه از زمان بازسازی کند.”

ناگزیر این نگرانی را نیز ایجاد می کند که مغز مظنون بر خلاف میل او بازجویی شود و احتمال کابوس وار بازجویی برای “جرایم فکری” را افزایش دهد.

محققان می گویند که این در حال حاضر کاملاً در قلمرو داستان های علمی تخیلی است، زیرا این تکنیک در حال حاضر فقط می تواند برای تصاویر بصری اعمال شود و تا به امروز، آزمایش ها بر تجهیزات اسکن دست و پا گیر MRI و آهنرباهای بسیار قدرتمند تکیه دارند. خود نرم‌افزار رمزگشا باید در طول ساعت‌ها آموزش در اسکنر با هر فرد سازگار شود.

با این حال، تیم در مورد مشکلات بالقوه حریم خصوصی در آینده هنگامی که تکنیک‌های اسکن بهبود می‌یابد، هشدار داده است. پروفسور گالانت گفت: “این امکان وجود دارد که رمزگشایی فعالیت مغز بتواند پیامدهای اخلاقی و حریم خصوصی جدی در پایین دست، مثلاً در بازه زمانی 30 تا 50 ساله داشته باشد.” – فرآیند خواندن به صورت غیر ارادی، پنهان یا بدون رضایت کامل آگاهانه.

این تکنیک بر تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI) متکی است، یک تکنیک استاندارد که تصاویری از فعالیت مغز بر اساس تغییرات در جریان خون در مناطق مختلف مغز ایجاد می‌کند.

اولین گام آموزش رمزگشای نرم افزار با اسکن قشر بینایی سوژه است در حالی که آنها هزاران تصویر را در طول پنج ساعت مشاهده می کنند. این به رمزگشا می آموزد که چگونه مغز آن شخص اطلاعات بصری را رمزگذاری می کند.

مرحله بعدی گرفتن مجموعه جدیدی از تصاویر و استفاده از رمزگشا برای پیش بینی فعالیت مغزی است که در صورت مشاهده هر یک از آنها توسط سوژه مورد انتظار است.

«احتمالاً سخت‌افزار بصری در این روش درگیر است و چیزهایی از حافظه به نوعی در سخت‌افزار بصری شما دانلود می‌شوند و سپس دوباره پخش می‌شوند. با این حال، تصاویر متحرک امکان پذیر نیست زیرا اسکنرهای MRI فقط می توانند هر 3-4 ثانیه یک اسکن جدید بگیرند.”

دانشمندان دیگر می گویند که این پیشرفت باید به عنوان یک جهش بزرگ در درک عملکرد مغز مورد استقبال قرار گیرد. پروفسور مارسل جاست، روانشناس در دانشگاه کارنگی ملون در پیتسبورگ، می گوید: «من فکر می کنم این یک پیشرفت قابل توجه است.

“این بسیار هیجان انگیزتر از ذهن خوانی و بازجویی پلیس است… این افراد در حال یافتن چگونگی کدگذاری مغز طبیعت گرایانه هستند آنها در این روش  می فهمند که مغز چه می گوید.”

دکتر استیون لوریس، متخصص مغز و اعصاب از دانشگاه لیژ در بلژیک، گفت: “این قطعاً یک نتیجه چشمگیر است. این موضوع همچنان بر چگونگی استنتاج در مورد حالات ذهنی از بررسی فعالیت fMRI تأثیر می گذارد.” او گفت این تکنیک می تواند برای درک وضعیت روانی افراد در کما مفید باشد.

 

روشی برای خواندن افکار با استفاده از دستگاه MRI

ایده ماشینی که بتواند افکار شما را بخواند بیشتر شبیه داستان های علمی تخیلی است تا علمی واقعی. اما در سال‌های اخیر، به واقعیت نزدیک‌تر شده است. کنت نورمن، دکترای دانشگاه پرینستون، در مورد اینکه چگونه دانشمندان افکار را از الگوهای فعالیت مغز رمزگشایی می کنند صحبت می کند.

دکتر کنت نورمن، استاد روانشناسی و علوم اعصاب، و رئیس بخش روانشناسی دانشگاه پرینستون است که در آنجا آزمایشگاه حافظه محاسباتی پرینستون را رهبری می کند. او و همکارانش از مدل‌های محاسباتی برای کشف اینکه چگونه مغز باعث ایجاد پدیده‌های یادگیری و حافظه می‌شود، استفاده می‌کنند و سپس پیش‌بینی‌های این مدل‌ها را با استفاده از مطالعات تصویربرداری عصبی آزمایش می‌کنند که در آن افکار افراد را در حین یادگیری و یادآوری رمزگشایی می‌کنند.

با دیگر محققان پرینستون، آنها همچنین در حال توسعه روش های یادگیری ماشینی جدید برای تجزیه و تحلیل الگوهای توزیع شده فعالیت عصبی هستند. آنها از این ابزارهای تجزیه و تحلیل جدید برای پیگیری چگونگی تغییر افکار و خاطرات در طول زمان استفاده می کنند. نورمن همچنین یک کلاس کارشناسی به نام “رمزگشایی fMRI: خواندن ذهن ها با استفاده از اسکن مغز” تدریس می کند و چندین جایزه را برای راهنمایی و تدریس خود دریافت کرده است.

ایده ماشینی که بتواند ذهن شما را بخواند بیشتر شبیه داستان های علمی تخیلی است تا علمی واقعی. به هر حال، چه چیزی می تواند برای دنیای بیرون خصوصی تر و غیرقابل دسترس تر از آنچه در ذهن شما می گذرد باشد؟ اما در سال های اخیر، دانشمندان به تحقق این ایده به ظاهر خارق العاده نزدیک شده اند. آنها ابزارها و روش‌هایی را برای اسکن مغز ایجاد کرده‌اند که می‌توانند فعالیت مغز را تفسیر کنند و از این فعالیت، بسیاری از جنبه‌های افکار مردم را رمزگشایی کنند. در اصل، خواندن ذهن آنها است.

  ایده اصلی این است که افکار مختلف با الگوهای مختلف شلیک عصبی در مغز ما مطابقت دارند. بنابراین اگر می‌خواهیم افکار مردم را رمزگشایی کنیم، باید بتوانیم به عنوان مثال، تفاوت در الگوی شلیک عصبی مرتبط با فکر کردن شما را با دستگاه های MRI ارزیابی کنیم. و بنابراین وقتی مردم در مورد MRI کاربردی صحبت می کنند، اساساً ما در مورد تنظیم یک دستگاه MRI برای تشخیص فعالیت مغز صحبت می کنیم.

و روشی که ما این کار را انجام می دهیم تنظیم آن برای تشخیص سطح اکسیژن خون است. و اساسا ایده این است که بخش هایی از مغزکه فعال تر هستند، اکسیژن بیشتری از خون مصرف می کنند. بنابراین اگر دستگاه MRI را برای تشخیص آن تنظیم کرده باشیم، می‌توانیم متوجه شویم که کدام بخش‌های مغز نسبت به سایر بخش‌های مغز فعال‌تر هستند.

و بنابراین این یک معیار بسیار غیر مستقیم برای شلیک عصبی است، ما به زاپینگ الکتریکی نورون ها فکر نمی کنیم. ما در حال برداشتن این ارتباط جریان خون از زاپینگ عصبی هستیم.

و بنابراین این واقعاً یک سؤال باز است که آیا سیگنالی که ما از این دستگاه MRI تنظیم شده دریافت می کنیم برای تشخیص این تفاوت های ظریف در شلیک عصبی بسیار مبهم خواهد بود یا اینکه آیا آنقدر حل خواهد شد که بتوانیم این کار را انجام دهیم و بنابراین این همان بازی‌ای است که ما انجام می‌دهیم، تلاش کرده‌ایم بفهمیم که آیا این همبستگی ناقص شلیک عصبی می‌تواند این الگوهای عصبی نسبتاً ظریف را تشخیص دهد یا خیر.

 

 

بنابراین، روشی که ما رمزگشایی مغز را انجام می دهیم، اساساً از مردم می خواهیم که در مورد یک چیز فکر کنند. بنابراین می توانیم از آنها بخواهیم که در مورد قورباغه ها فکر کنند،  در حالی که آنها در حال فکر کردن به قورباغه هستند، با دستگاه MRI تعدادی عکس فوری از فعالیت مغز آنها می گیریم. و سپس می‌توانیم از آن‌ها بخواهیم که در مورد مارمولک‌ها فکر کنند و می‌توانیم یک دسته عکس فوری از فعالیت مغز وقتی که آنها در مورد مارمولک‌ها فکر می‌کنند، بگیریم.

و سپس آن عکس‌های فوری، عکس‌های فوری قورباغه و عکس‌های فوری مارمولک را به یک برنامه کامپیوتری میزنیم که اساساً برای یافتن تفاوت‌های الگوهای فعالیت مغز بهینه‌سازی شده است. وقتی به قورباغه یا مارمولک فکر می کنید، کدام نواحی مغز کم و بیش فعال هستند. طبقه بندی الگو یعنی همین. این یک الگوریتم یادگیری ماشینی است که اساساً در تلاش است تا هر گونه تفاوتی را در الگوهایی که شما به آن تغذیه می کنید، به طور فرصت طلبانه بیابد. و بنابراین اگر تفاوت قابل اعتمادی در الگوی قورباغه و الگوی مارمولک وجود داشته باشد، آن را پیدا خواهد کرد.