Badatelé z ruské firmy Neurobotics a Moskovského institutu fyziky a technologie (MIFT) vymysleli a ověřili způsob, jak zobrazit mozkovou aktivitu. Metoda umožňuje z mozkových signálů sestavit obraz toho, co pokusná osoba přímo vidí, tedy v zásadě strojově číst lidské myšlenky a představy.
Tento výzkum otevírá možnosti pro ovládání různých zařízení přímo mozkovými signály, což by velmi pomohlo například ochrnutým lidem po mrtvici. Ti by mohli pouhou myšlenkou řídit třeba umělou končetinu nebo vozík.
Důležitou oblastí je výzkum mozkové aktivity člověka, který vnímá obrazové informace, například když se dívá na video. Stávající způsoby snímání vnímaného obrazu z mozku využívají buď magnetickou rezonanci, nebo signály z implantátů. Oba tyto způsoby však mají pro běžné využití značná omezení.
Nové rozhraní mezi mozkem a počítačem, které vyvinuli ruští vědci, využívá umělé neuronové sítě a elektroencefalografie (EEG) – techniky snímání mozkových vln pomocí elektrod, které jsou přiložené na povrch hlavy. Systém analyzuje činnost mozku a dokáže rekonstruovat obraz, který člověk právě vidí.
90% úspěšnost
V první části pokusu neurobiologové požádali zdravé pokusné osoby, aby po dobu dvaceti minut sledovaly desetisekundové klipy na YouTube. Výzkumníci zvolili pět kategorií náhodných videí: abstraktní tvary, vodopády, lidské tváře, pohyblivé mechanismy a motoristické sporty. V poslední uvedené kategorii byly záznamy jízdy sněžného skútru, vodního skútru, motocyklů a aut. Analýzou dat z EEG vědci prokázali, že mozkové vlny mají u každé kategorie videí jinou podobu.
Ve druhé fázi pokusu se z původních pěti vybraly tři náhodné kategorie. Vědci pak vyvinuli dvě počítačové neuronové sítě: jednu pro generování náhodných obrázků dané kategorie ze „šumu“ a druhou pro generování „šumu“ z EEG. Sítě pak byly trénovány tak, aby dokázaly spolupracovat a aby se ze signálu z EEG vytvářel skutečný obraz toho, co pokusná osoba právě sleduje. Systém dokázal vytvářet přesvědčivé obrázky, které bylo možné v 90 % případů zařadit do příslušné kategorie.
Video z průběhu pokusu. V pravé polovině je nahoře obraz rekonstruovaný počítačem na základ signálů z mozku, dole je skutečný obraz, který člověk právě vidí.
„Elektroencefalogram je soubor mozkových signálů zachycených na povrchu hlavy. Dříve se vědci domnívali, že zkoumat mozkové procesy pomocí EEG je jako pokoušet se popsat vnitřní konstrukci parního stroje analýzou kouře z parní lokomotivy,“ vysvětluje spoluautor studie Grigorij Raškov, výzkumník na MIFT a programátor ve firmě Neurobotics. „Neočekávali jsme, že elektrické mozkové signály obsahují dostatek informací byť i k částečné rekonstrukci obrazu, který osoba právě vnímá. Ukázalo se však, že to možné je. Toto může být základ pro rozhraní mezi mozkem a počítačem, které by pracovalo průběžné v reálném čase.“
Celou studii si můžete přečíst zde.
Autor: Petr Bílek
