Neurobiologische Methoden und coole Dinge, die Sie damit machen können: Teil 1
Neurobiologische Methoden ähneln den unbesungenen Helden des wissenschaftlichen Journalismus. In regelmäßigen Abständen werden die Medien mit Sätzen wie „gehirngetriebene Maschinen“ und „Gedanken lesen“ beleuchtet („Wissenschaftler haben endlich gelernt, Ihre SCHMUTZIGEN GEDANKEN zu lesen !!! 11“). Aber wie geht das? Und seit wir darüber gesprochen haben, welche Methoden werden verwendet, um futuristische Projekte wie die Verwaltung der virtuellen Realität mit den Augen oder die Feststellung, ob der Verdächtige am Tatort anwesend war, umzusetzen? Fragen, einige Fragen. Die Antworten finden Sie in diesem Beitrag.Eye Tracking und virtuelle Realität
Per Definition misst Eye Movement Tracking (ODG) die Aktivität Ihrer Augen. Wann und wie oft blinken Sie? Warum verengen sich die Pupillen? Bleibt dein Blick länger auf ihrer schicken Brust oder ihren schönen Augen? Wenn Sie solche Fragen beantworten und die Augenbewegungen verfolgen, können Sie herausfinden, ob eine Person konzentriert oder entspannt und müde ist, ob Ihre Website für Benutzer geeignet ist, ob der Patient Autismus hat - diese Technologie ist in verschiedenen Bereichen anwendbar, deren Anzahl weiter zunimmt.
Im Gegensatz zu den 1890er Jahren erfordert die heutige Technologie keine Immobilisierung der Augen mit Kokain. Die allgemein akzeptierte Methode zur Messung des Augenverhaltens ist heute die Beleuchtung des nahen Infrarotteils des Spektrums in der Mitte des Auges und der Vergleich der Position seiner Reflexion mit der Position der Pupille (die Position des reflektierten Lichts bleibt an Ort und Stelle und die Pupille bewegt sich relativ dazu). Durch Kombinieren von Daten mit der Position des Kopfes können Sie diese extrapolieren, um die Blickrichtung zu ermitteln und zu berechnen, auf welche Punkte die Person schaut. Typische Messungen umfassen Fixierungen (bei denen der Blick auf etwas gerichtet war, das Ihre Aufmerksamkeit erregt hat), ihre Dauer und die Zeit, die erforderlich ist, um den Blick auf sie zu verschieben. Sakkaden (sequentielle Bewegung der Augen von einem Teil des betreffenden Subjekts zum anderen); die endgültige Sichtweise (was Sie gesehen haben, in welcher Reihenfolge und wie lange).All dies kann auf zwei Arten gemessen werden: Remote-Geräte und am Kopf montierte Geräte. Die ersteren treten normalerweise dem Computerbildschirm bei. Letztere sind auf dem Kopf einer Person montiert und sehen aus wie Lady Gagas futuristisches Outfit. Solche Geräte ermöglichen es einer Person, sich frei zu bewegen.Eye Tracking - die Technologie ist universell. Die Anwendungsbereiche reichen von Marktforschung (Produktentwicklung, Produktplatzierung, Verpackung) bis hin zur Neurobiologie (Früherkennung der Alzheimer-Krankheit, Aufmerksamkeits- und Gedächtnisforschung usw.). Aber es gibt eine wirklich futuristische Idee, die Ihren geekigen Verstand kitzeln sollte: Virtual Reality (VR). EDG wird in der VR-Community immer beliebter, da es dazu beitragen kann, Deep-Dive-VRs auf weniger leistungsstarken Geräten zu erstellen und es dem Spieler zu ermöglichen, die virtuelle Welt mit nur einem Auge zu beeinflussen.Schauen wir uns an, wie BP und EDG zu einer Verbesserung der Benutzererfahrung führen. Das Auge hat eine Fovea - eine kleine Vertiefung in der Mitte der Pupille, die für das akute Sehen verantwortlich ist. Wenn wir etwas betrachten, sehen wir nur einen kleinen Teil unserer Umgebung im Detail (den, der sich im fovealen Sichtfeld befindet). Unsere periphere Sicht sieht nur Farbe und Bewegung, jedoch in einer eher verschwommenen und nicht detaillierten Form. Um den Eindruck zu erwecken, dass wir viel mehr Details unserer Umgebung sehen, nutzt das Gehirn einfach unsere Erfahrung und unser Gedächtnis, um die Lücken zu füllen. Befindet sich eine verschwommene Wassermelone im Bereich Ihrer peripheren Sicht, ersetzt Ihr Gehirn einfach ein fokussiertes Bild an seiner Stelle und nimmt es aus dem Gedächtnis - und jetzt ist es klarer. Und so arbeiten BP-Entwickler an der Entwicklung der Technologie des „fovealen Renderings“ (Foveated Rendering).Entwickelt, um die Rechenlast des Computers erheblich zu reduzieren. Sie muss unser Wissen über die Funktionsweise des Gehirns und seine Interpretation der Welt nutzen. Zunächst teilt die EDG dem Programm genau mit, wohin die Person schaut. Beim fovealen Rendern wird unter Verwendung dieser Informationen ein Bild erzeugt, das sich an den Seiten des Sichtfelds mit viel geringerer Auflösung und Detailgenauigkeit befindet, und die gesamte Rechenleistung wird gesteuert, um die Klarheit und den Realismus beim Rendern des fovealen Bereichs zu erhöhen. Die Virtualität wird entsprechend den Bewegungen Ihrer Augen aktualisiert, sodass Ihr Sichtbereich immer klar ist. Ähnlich wie beim Sehen in der realen Welt wird Ihr Gehirn auf der Grundlage seiner Erfahrung die Illusion eines universell klaren Sehens erzeugen. Und obwohl das alles sehr cool aussieht, steht diese Technologie am Anfang der Entwicklung,da es ziemlich schwierig ist, sowohl ein kostengünstiges als auch ein kleines Gerät für ODG zu erstellen.Wie es funktioniertTechno-Giganten haben die Implementierung eines neuen Ansatzes nicht verschoben: Zuletzt hat Google eines der wichtigsten ODG-Startups übernommen. Sie sagen, sie arbeiten an drahtlosen VR-Brillen, die Augmented Reality und VR mischen. Wählen Sie einen Menüpunkt und behalten Sie ihn im Auge! Schauen Sie sich etwas länger an und zoomen Sie hinein! Machen Sie einen Spaziergang durch den Louvre und informieren Sie sich über das Bild, indem Sie viermal schlagen! Verwenden Sie Augen anstelle einer Maus! Ehre sei unserem neuen Oberherrn und Retter, Eye Tracking! Was 1879 als Eye Tracking beim Lesen begann, hat unser Verständnis der Realität erheblich verändert.Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) und Gedankenlesen
fMRI ähnelt der zeitgenössischen Kunst. Jeder hörte von ihm, aber niemand versteht, was es sein sollte. Hab keine Angst, bald wird alles klar. Tatsächlich basiert fMRT auf der Tatsache, dass sich Blut mit einem hohen Sauerstoffgehalt in einem Magnetfeld anders verhält als Blut mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt. Je aktiver sich der Bereich des Gehirns verhält, desto mehr Sauerstoff verbraucht er gleichzeitig. Und je mehr Sauerstoff benötigt wird, desto mehr Blut gelangt in diesen Bereich. fMRT kann einen Anstieg des Blutflusses und des Sauerstoffverbrauchs verfolgen, um die aktive Region des Gehirns zu finden. Diese Art der Bildgebung wird als Bildgebung bezeichnet, die auf dem vom Sauerstoffgehalt des Blutes abhängigen Wert basiert ., BOLD). Die Methode ist nicht invasiv, Sie müssen nur in einer sehr lauten Scannerröhre liegen und eine gute räumliche Auflösung der Bilder liefern (die zeitliche Auflösung ist schlechter, da zwischen der Aktivierung des Gehirnbereichs und dem Sauerstoffbedarf eine Verzögerung von 3-6 Sekunden liegt). Dieses Tool wird in einer Vielzahl von Studien eingesetzt.fMRT kann auf zwei Arten verwendet werden: Es hilft entweder, die Gehirnaktivierung während einer einfachen Aufgabe zu sehen (z. B. in den Versuchsperioden, in denen sich Müßiggang mit Perioden von Gedächtnisaufgaben / visueller Erkennung / moralischen Urteilen im Allgemeinen Aufgaben wie „Erotik oder Eiscreme“ ändert) oder Es wird verwendet, um die Arbeit des Gehirns zu einem Zeitpunkt zu analysieren, an dem wir nicht mit einer bestimmten Aufgabe beschäftigt sind (z. B. wenn wir träumen, geistesabwesend aus dem Busfenster starren oder Kollegen lächeln und nicken und so tun, als würden sie auf ihr Geschwätz über Kinder hören). Die erste Option, fMRT in Ruhe genannt, zeigte, dass im Gehirn viele Dinge passieren, auch wenn wir nichts tun: Er identifizierte mehrere Netzwerke, die das Gehirn steuern, und erlaubte uns zu sehenwie sich Verbindungen zwischen Regionen des Gehirns bei psychiatrischen Erkrankungen oder in verschiedenen Bewusstseinszuständen ändern.
Unsere fMRI-Studie zeigte, dass Probanden in Teilen des Gehirns Aktivitäten ausführten, die mit lauten Geräuschen, Klaustrophobie und Verlust von Schmuck verbunden waren,wenn sie einfache Erinnerungsaufgaben ausführten. Wenn wir eine Vorstellung davon hatten, wie es funktioniert [1], was kann dagegen getan werden? ? Ich kämpfe mit der Versuchung, „Gedanken lesen“ zu deklarieren (und Ihnen eine Folienkappe zu geben), daher würde ich lieber den wissenschaftlicheren Begriff „Gedanken entschlüsseln, die auf Gehirnaktivität basieren“ verwenden.Die Dekodierungstechnologie sucht nicht nur nach einem Bereich, der beispielsweise auf eine Person reagiert. Sie erkennen das Aktivierungsmuster des gesamten Gehirns, das der Erkennung eines bestimmten Gesichts entspricht. Nachdem Aktivierungsschemata für Dofigiliard-Bilder festgelegt wurden, verarbeitet der Algorithmus "Klassifizierungsschemata" diese zusammen mit verwandten Bildern. Infolgedessen lernt der Klassifizierer die Beziehung zwischen Bildern und Gehirnaktivität zum Zeitpunkt der Erkennung kennen und versteht, welches Aktivierungsmuster ein bestimmtes Bild wahrscheinlich auslösen wird - beispielsweise ein Foto einer Katze oder eines Babys. Nachdem das Programm genügend Beispiele verarbeitet hat, kann es beginnen, fMRT-Scans zu untersuchen und zu entschlüsseln, was genau zum Zeitpunkt des Scannens die Person betrachtete oder woran sie dachte. Die ersten Experimente waren einfach - in den frühen Arbeiten konnten Wissenschaftler nur eine Kategorie von Objekten erkennen,die die Probanden in diesem Moment betrachteten (Schuhe, Stiefel, Schere usw.) [2].Bald darauf machten die Dekodierungsmechanismen einen langen Schritt vorwärts. Zuerst wurden sie verwendet, um zu bestimmen, welches der 120 Bilder Menschen betrachten [3] - die Aufgabe ist viel komplizierter als das Definieren einer großen Kategorie von Objekten. Dann entwickelten die Forscher einen Klassifikator, der primitive Filme basierend auf dem vom Probanden betrachteten Film erzeugen kann [4]. Seitdem wurde die Technologie bereits für alles verwendet - für das Erstellen visueller Szenen [5], das Arbeitsgedächtnis (was denke ich?) [6] und das Erkennen von Absichten [7] (auf welche Schaltfläche möchte ich klicken?). Die Klassifizierung von Absichten ist jedoch eine kompliziertere Aufgabe als die Bilderkennung. Objekte werden nach Farbe oder Form gruppiert, aber wie ordne ich Absichten Kategorien zu? Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit der Verallgemeinerung. Bisher arbeiten alle Decoder mit ausgewählten Gehirnen.und die Entwicklung eines Standardgeräts zum Lesen von Gedanken, mit dem Kriminalität bekämpft werden kann, ist das Warten in den nächsten Jahren nicht wert. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sagt John-Dylan Haynes (eine Person, die hart an der Klassifikatorforschung arbeitet, sowie mein Professor (ich rühme mich)): "Der beste Weg, um herauszufinden, was jemand vorhat, ist zu fragen."
Wie das Dekodieren funktioniertQuellen
1. www.psy.vanderbilt.edu/tonglab/sonia/Personal/fMRI_Basics.html2. dx.doi.org/10.1016/S1053-8119 (03) 00049-13. gallantlab.org/_downloads/2008a.Kay. etal.pdf4. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21945275?dopt=Abstract&holding=npg5. journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnhum.2014.00059/full6. www.jneurosci.org/content / 32/38/12983? Ijkey = 3b948eedde2b0698790b3d2f0d7ea14f66079dee & keytype2 = tf_ipsecsha7. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21486293 Source: https://habr.com/ru/post/de399273/
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