新法以接近腦認知速度破譯腦信號
- 發佈時間：2016-01-30 01:30:32 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京1月29日電 （記者常麗君）美國華盛頓大學研究人員通過植入癲癇病人顳葉的電極陣列，能以接近大腦形成認知的速度破譯其腦電圖信號，並進一步分析神經元對視覺刺激的反應，進而準確判定特定時間段的視覺刺激圖像。
認知物體和腦部神經活動之間的關係，是神經科學中的一個根本問題。華盛頓大學計算科學與工程教授拉傑什·拉奧説：“首先，我們要理解人腦顳葉是如何認知客觀物體的，然後用電腦實時獲得並判定某人正在看的東西。”這項成果可看做是一種臨床上的理論論證，最終目標是構建一種能與癱瘓或中風病人進行溝通的機制。
參與該項研究的志願者是西雅圖港景醫療中心的7名癲癇病人，出於治療目的，研究人員在他們的顳葉癲癇病灶位點植入電極，並把各電極連在一起，形成強大的計算軟體，能獲得腦信號的兩種特徵屬性：“事件相關電位”和“廣譜變化”。前者可能是圖像剛一齣現時，在數十萬個神經元中同時激活時生成的；後者則是對最初資訊波生成後的持續處理。
實驗中，研究人員讓志願者觀看電腦螢幕，螢幕會隨機閃現人臉圖像、房子圖像和灰色空屏，每幅圖像顯示400毫秒。計算軟體每秒對志願者的腦信號進行1000次抽樣並數字化處理，提取出特徵屬性。軟體還能分析數據，確定電極位置組合、信號類型與志願者所看圖像的關係。拉奧説：“我們從不同電極部位得到了不同反應，有些對人臉敏感，有些對房子敏感。”
研究人員先用前面2/3的圖像研究志願者的反應，不斷調整演算法，然後用後面1/3的圖像做判定檢驗，他們事先也不知道剩下的圖像是什麼。結果表明，他們能判定志願者什麼時間（誤差在20毫秒內）在看什麼圖像，準確率達96%。
拉奧説：“過去科學家只能觀察單個神經元，我們的研究則在一個很大的神經元網路層面，提供了更全面的腦部畫面。”
相關論文發表在《公共科學圖書館·計算生物學》上。
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