科学家研发大脑成像技术,或能解读复杂思想

作者: 来源:新浪科技 发布时间:2017年06月29日
 
该程序可测定每个大脑系统的活跃程度,从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。该程序可测定每个大脑系统的活跃程度,从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。
图为“The witness shouted during the trial”(证人在庭审中叫喊起来)这句话对应的大脑激活规律,上图为预测结果,下图为实际观察结果,两者颇为相似。  图为“The witness shouted during the trial”(证人在庭审中叫喊起来)这句话对应的大脑激活规律,上图为预测结果,下图为实际观察结果,两者颇为相似。
图为A、B两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。  图为A、B两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。
图为C、D两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。  图为C、D两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

  新浪科技讯 北京时间6月28日消息,卡耐基梅隆大学的研究人员研发了一种大脑成像技术,能够识别出复杂的思想。该技术说明,复杂的思想由大脑的各个分支系统形成,且并非以语言为基础,该研究提供的新证据显示,每个人大脑的概念表达方式均相同,不因语言不同而改变。

  这项研究由卡耐基梅隆大学心理学教授马塞尔·加斯特(Marcel Just)领导。研究显示,在处理“The witness shouted during the trial”(证人在庭审中叫喊起来)这句话时,大脑采用了由42个“含义单元”(meaning components,又称“语义特征”(semantic features))构成的“字母表”,其中包含角色、规模、社交互动和身体活动等特征。每种信息都由不同的大脑系统进行处理。该程序可测定每个大脑系统的活跃程度,从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。

  “人脑的重要优势之一便是能够将单个概念整合为复杂思维,不仅能想到‘香蕉’,还能想到‘我喜欢在晚上和朋友们一起吃香蕉’。”加斯特博士说道,“我们终于找到了利用功能性磁共振成像(fMRI)信号识别复杂思想的方法。我们发现思维和大脑激活规律之间存在联系,并以此获悉思维究竟为何物组成。”此前由加斯特博士及其团队开展的研究显示,大脑在想到熟悉的事物时(如香蕉或锤子),对应的激活规律便涉及我们用来和这些物体打交道的大脑系统。

  研究人员招募了七名成年受试者,让他们思索239个不同的句子,并用计算机模型评估大脑的激活规律与每个句子的“含义单元”之间的关联。通过这种方式,该程序成功解读出了第240个句子的“含义单元”。接着,研究人员对这240个句子的顺序进行调换,轮流将某个句子剔除、作为最后的测试句,这个过程名叫交叉检验(cross-validation)。最终,该程序能以87%的准确度、成功预测出第240个句子的含义单元,虽然它从未接触过对应的大脑激活规律,该模型还能反向运行,在仅知道某个句子的“含义单元”的情况下,预测出相应的大脑激活规律。

  “我们的方法克服了功能性磁共振成像技术的局限,可将时间相近的大脑活动释放的信号融合在一起,如阅读句子中相继出现的两个单词等。这使得我们首次能解读出包含多个概念在内的复杂思想。接下来,我们也许将致力于解读受试者思考的主题,如判断TA是在思考地质学还是玩滑板。我们正努力绘制人脑中各类知识的思维图谱。”

  图1:图为“The witness shouted during the trial”(证人在庭审中叫喊起来)这句话对应的大脑激活规律,上图为预测结果,下图为实际观察结果,两者颇为相似。

  图2:图为A、B两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

  图3:该程序可测定每个大脑系统的活跃程度,从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。

  图4:图为C、D两个句子的语义特征,上排为预测结果,下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

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