Geekly articles weekly

Metode neurobiologis, dan hal-hal keren yang dapat Anda lakukan dengannya: Bagian 1

Metode neurobiologis mirip dengan pahlawan tanpa jurnalisme ilmiah. Secara berkala, media diterangi dengan frasa seperti "mesin yang digerakkan otak" dan "membaca pikiran" ("para ilmuwan akhirnya belajar membaca PIKIRAN KOTOR Anda !!! 11"). Tetapi bagaimana ini dilakukan? Dan sejak kami mulai membicarakannya, metode apa yang digunakan untuk mengimplementasikan proyek futuristik seperti mengelola realitas virtual dengan mata atau menentukan apakah tersangka hadir di TKP? Pertanyaan, beberapa pertanyaan. Jawabannya ada di pos ini.

Pelacakan Mata dan Realitas Virtual


Menurut definisi, pelacakan gerakan mata (ODG) mengukur aktivitas mata Anda. Kapan dan seberapa sering Anda berkedip? Mengapa pupilnya menyempit? Apakah penampilan Anda lebih lama di dada yang cantik atau mata yang indah? Menjawab pertanyaan seperti itu, melacak gerakan mata memungkinkan Anda untuk mengetahui apakah seseorang terkonsentrasi, atau santai dan lelah, apakah situs web Anda nyaman bagi pengguna, apakah pasien memiliki autisme - teknologi ini berlaku di berbagai bidang, yang jumlahnya terus meningkat.

Berbeda dengan tahun 1890-an, teknologi saat ini tidak memerlukan imobilisasi mata dengan kokain. Saat ini, metode yang diterima secara umum untuk mengukur perilaku mata adalah iluminasi bagian inframerah dekat dari spektrum di pusat mata dan membandingkan posisi pantulannya dengan posisi pupil (posisi cahaya yang dipantulkan tetap ada, dan pupil bergerak relatif terhadapnya). Dengan menggabungkan data dengan posisi kepala, Anda dapat memperkirakan mereka untuk mendapatkan arah pandangan Anda dan menghitung poin apa yang dilihat orang itu. Pengukuran umum termasuk fiksasi (di mana tatapan melekat pada sesuatu yang menarik perhatian Anda), durasinya, dan waktu yang diperlukan untuk menerjemahkan tatapan padanya; saccades (gerakan mata berurutan dari satu bagian subjek yang dipertanyakan ke yang lain); cara pandang terakhir (apa yang Anda lihat, dalam urutan apa dan untuk berapa lama).Semua ini dapat diukur dengan dua cara: perangkat jarak jauh, dan perangkat yang dipasang di kepala. Yang pertama biasanya bergabung dengan layar komputer. Yang terakhir dipasang di kepala seseorang dan terlihat seperti pakaian futuristik Lady Gaga. Perangkat semacam itu memungkinkan seseorang untuk bergerak bebas.

Pelacakan mata - teknologinya universal. Aplikasinya mulai dari riset pemasaran (pengembangan produk, penempatan produk, pengemasan) hingga neurobiologi (diagnosis dini penyakit Alzheimer, penelitian tentang perhatian dan memori, dll.). Tapi ada satu ide yang benar-benar futuristik yang seharusnya menggelitik pikiran culun Anda: virtual reality (VR). EDG menjadi lebih dan lebih populer di komunitas VR, karena dapat membantu menciptakan VR menyelam dalam pada perangkat yang kurang kuat, serta memungkinkan pemain untuk mempengaruhi dunia virtual hanya dengan satu mata.

Mari kita lihat bagaimana BP dan EDG mengarah pada peningkatan pengalaman pengguna. Mata memiliki fovea - depresi kecil di bagian tengah pupil, yang bertanggung jawab untuk penglihatan akut. Ketika kita melihat sesuatu, kita hanya melihat sebagian kecil dari lingkungan kita secara terperinci (yang ada di bidang pandang foveal). Visi tepi kami hanya melihat warna dan gerakan, tetapi dalam bentuk yang agak buram dan tidak terperinci. Untuk menciptakan kesan bahwa kita melihat lebih banyak detail tentang lingkungan kita, otak hanya menggunakan pengalaman dan ingatan kita untuk mengisi kekosongan. Jika semangka buram berada di bidang penglihatan tepi Anda, otak Anda hanya akan menggantikan gambar fokus di tempatnya, mengambilnya dari memori - dan sekarang lebih jernih. Jadi, pengembang BP sedang berupaya menciptakan teknologi "rendering foveal" [rendering render],dirancang untuk secara signifikan mengurangi beban komputasi komputer. Dia harus menggunakan pengetahuan kita tentang fungsi otak dan interpretasinya terhadap dunia. Pertama, EDG memberi tahu program persis di mana orang itu melihat. Rendering foveal, menggunakan informasi ini, menghasilkan gambar yang terletak di sisi bidang pandang dengan resolusi dan detail yang jauh lebih rendah, dan mengarahkan semua kekuatan komputasi untuk meningkatkan kejelasan dan realisme ketika rendering wilayah foveal. Virtualitas diperbarui sesuai dengan gerakan mata Anda sehingga area penglihatan Anda selalu jelas. Mirip dengan visi di dunia nyata, otak Anda akan menciptakan ilusi visi yang jelas secara universal berdasarkan pengalamannya. Dan meskipun semua ini terlihat sangat keren, teknologi ini adalah pada awal pengembangan,karena cukup sulit untuk membuat perangkat murah dan kecil untuk ODG.


Cara kerjanya

Techno-giants tidak menunda implementasi pendekatan baru mereka: baru-baru ini, Google mengakuisisi salah satu startup ODG utama. Mereka mengatakan mereka bekerja pada kacamata VR nirkabel yang menggabungkan augmented reality dan VR. Pilih item menu, lihat terus! Lihat sesuatu yang lebih panjang dan perbesar! Berjalan-jalanlah di sekitar Louvre, dan dapatkan informasi tentang gambar, pukul 4 kali! Gunakan mata sebagai ganti mouse! Kemuliaan bagi tuan dan penyelamat baru kami, pelacakan mata! Apa yang dimulai pada tahun 1879 sebagai pelacakan mata saat membaca telah lama mengubah pemahaman kita tentang kenyataan.

Pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) dan membaca pikiran


fMRI mirip dengan seni kontemporer. Semua orang mendengar tentang dia, tetapi tidak ada yang mengerti apa yang seharusnya. Jangan takut, segera semuanya akan menjadi jelas. Faktanya, fMRI didasarkan pada fakta bahwa darah dengan kandungan oksigen tinggi berperilaku dalam medan magnet berbeda dari darah dengan kadar oksigen rendah. Pada saat yang sama, semakin aktif area otak berperilaku, semakin banyak oksigen yang dikonsumsi. Dan semakin banyak oksigen yang dibutuhkan, semakin banyak darah memasuki daerah ini. fMRI dapat melacak peningkatan aliran darah dan konsumsi oksigen untuk menemukan daerah aktif otak. Jenis pencitraan ini disebut pencitraan berdasarkan tingkat oksigenasi darah tergantung., BOLD). Metode ini non-invasif, Anda hanya perlu berbaring di tabung pemindai yang sangat keras dan memberikan resolusi spasial yang baik dari gambar (resolusi temporal lebih buruk karena ada penundaan 3-6 detik antara aktivasi area otak dan kebutuhan oksigen). Alat ini digunakan dalam berbagai macam penelitian.

fMRI dapat digunakan dalam dua cara: baik membantu untuk melihat aktivasi otak selama tugas sederhana (misalnya, dalam periode percobaan perubahan masa iseng dengan periode tugas memori / pengenalan visual / penilaian moral, secara umum, tugas-tugas seperti "erotika atau es krim"), atau ini digunakan untuk menganalisis kerja otak pada saat kita tidak sibuk dengan tugas tertentu (misalnya, ketika kita bermimpi, menatap linglung dari jendela bus, atau tersenyum dan mengangguk ke rekan kerja, berpura-pura mendengarkan obrolan mereka tentang anak-anak). Opsi pertama, yang disebut fMRI dalam keadaan istirahat, menunjukkan bahwa banyak hal yang terjadi di otak bahkan ketika kita tidak melakukan apa-apa: dia mengidentifikasi beberapa jaringan yang mengendalikan otak dan memungkinkan kita untuk melihatbagaimana hubungan antar daerah otak berubah dalam penyakit kejiwaan atau di berbagai tingkat kesadaran.


Studi fMRI kami menunjukkan bahwa subjek melakukan aktivitas di bagian otak yang terkait dengan suara keras, claustrophobia, dan hilangnya perhiasan

ketika melakukan tugas menghafal sederhana. Ketika kami mendapat ide tentang cara kerjanya [1], apa yang dapat dilakukan tentang hal itu ? Saya bergumul dengan godaan untuk menyatakan "membaca pikiran" (dan memberi Anda cap foil), jadi saya lebih suka menggunakan istilah yang lebih ilmiah, "memecahkan kode pikiran berdasarkan aktivitas otak".

Teknologi decoding tidak hanya mencari area yang merespons, misalnya, seseorang. Mereka mengenali pola aktivasi seluruh otak yang berhubungan dengan pengenalan wajah tertentu. Kemudian, setelah menetapkan skema aktivasi untuk gambar dofigiliard, algoritma “skema klasifikasi” memprosesnya bersama-sama dengan gambar terkait. Akibatnya, pengklasifikasi belajar tentang hubungan antara gambar dan aktivitas otak pada saat mereka dikenali dan memahami pola aktivasi mana yang cenderung dipicu oleh gambar tertentu - misalnya, foto kucing atau bayi. Program, setelah memproses cukup banyak contoh, dapat mulai mempelajari pemindaian fMRI dan mencoba memecahkan kode pada saat pemindaian yang dilihat orang tersebut atau apa yang sedang dipikirkannya. Eksperimen pertama sederhana - pada karya-karya awal, para ilmuwan hanya bisa mengenali kategori objek,yang sedang dilihat oleh subjek pada saat itu (sepatu, sepatu bot, gunting, dll.) [2].

Segera setelah itu, mekanisme decoding mengambil langkah maju. Pada awalnya mereka digunakan untuk menentukan dari 120 gambar yang dilihat orang [3] - tugasnya jauh lebih rumit daripada mendefinisikan kategori objek yang luas. Kemudian para peneliti mengembangkan classifier yang dapat menghasilkan film primitif berdasarkan film yang dilihat oleh subjek [4]. Sejak itu, teknologi telah digunakan untuk apa pun - membangun adegan visual [5], memori yang bekerja (apa yang saya pikirkan?) [6] dan mengenali niat [7] (tombol mana yang ingin saya klik?). Tetapi klasifikasi niat adalah tugas yang lebih rumit daripada pengenalan gambar. Objek dikelompokkan berdasarkan warna atau bentuk, tetapi bagaimana cara menetapkan kategori untuk maksud? Masalah lain adalah kemungkinan generalisasi. Sejauh ini, semua decoder bekerja dengan otak yang dipilih,dan pengembangan perangkat standar untuk membaca pikiran, yang dapat digunakan untuk memerangi kejahatan, tidak layak untuk ditunggu dalam beberapa tahun mendatang. Pada tahap saat ini, seperti yang dikatakan John-Dylan Haynes (orang yang bekerja keras dalam penelitian pengklasifikasian, serta profesor saya (saya membual)), "Cara terbaik untuk mengetahui niat seseorang adalah dengan bertanya."

gambar
Cara decoding bekerja

Sumber


1. www.psy.vanderbilt.edu/tonglab/sonia/Personal/fMRI_Basics.html
2. dx.doi.org/10.1016/S1053-8119 (03) 00.049-1
3. gallantlab.org/_downloads/2008a.Kay. etal.pdf
4. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21945275?dopt=Abstract&holding=npg
5. journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnhum.2014.00059/full
6. www.jneurosci.org/content / 32/38/12983? Ijkey = 3b948eedde2b0698790b3d2f0d7ea14f66079dee & keytype2 = tf_ipsecsha
7. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21486293

Source: https://habr.com/ru/post/id399273/

More articles:


All Articles