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新法以接近脑认知速度破译脑信号

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来源: 作者: 2019-05-16 22:20:45

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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,能以接近大脑构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象。

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。”这项成果可看作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,出于医治目的,研究人员在他们的颞叶癫痫病灶位继百度后腾讯旗下财付通小额贷款已正式获批成立
点植入电极,并把各电极连在一起,形成强大的计算软件,能取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延续处理。

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,每幅图象显示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,提取出特点属性。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。”

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前面2/3的图象研究志愿者的反应,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象是什么。结果表明,他们能判定志愿者什么时间(误差在20毫秒内)在看什么图象,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络层面,提供了更全面的脑部画面。”

相关论文发表在《公共科学图书馆·计算生物学》上。

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