神经生物学方法，以及可以用它们完成的有趣事情：第1部分

神经生物学方法类似于科学新闻界鲜为人知的英雄。定期地，媒体被“大脑驱动的机器”和“阅读思想”（“科学家终于学会阅读您的肮脏思想!!! 11”）之类的短语照亮。但是，这是怎么做的呢？自从我们开始谈论它以来，用什么方法来实施这样的未来项目，例如用眼睛管理虚拟现实或确定犯罪现场是否存在嫌疑人？问题，一些问题。答案在这篇文章中。

眼动与虚拟现实

根据定义，眼动跟踪（ODG）可以测量眼睛的活动。您何时以及多久眨眼一次？为什么学生缩小？您的外观在别致的胸部或美丽的眼睛上停留时间更长吗？回答此类问题，跟踪眼睛的运动可以让您了解一个人是否集中注意力，放松或疲倦，您的网站是否对用户方便，患者是否患有自闭症-该技术适用于各个领域，并且这一领域的数量还在不断增加。

与1890年代不同，当今的技术不需要将可卡因固定在眼睛上。如今，公认的测量眼睛行为的方法是在眼睛中心对光谱的近红外部分进行照明，并将其反射位置与瞳孔位置进行比较（反射光的位置保持不变，并且瞳孔相对于瞳孔移动）。通过将数据与头部的位置结合起来，可以对它们进行外推以获得注视的方向并计算该人正在注视的点。典型的测量包括注视（注视停留在引起您注意的东西上），注视的持续时间以及将注视转移到注视所花费的时间；扫视（眼睛从所讨论对象的一部分到另一部分的顺序移动）；最终的查看方式（查看的内容，顺序和时间）。可以通过两种方式来测量所有这些：远程设备和安装在头部的设备。前者通常会加入计算机屏幕。后者安装在人的头上，看上去就像Lady Gaga的未来派服装。这样的装置允许人自由移动。

眼动追踪-该技术是通用的。它的应用范围从市场研究（产品开发，产品放置，包装）到神经生物学（阿尔茨海默氏病的早期诊断，注意力和记忆研究等）。但是，有一个真正的未来派想法应该会激怒您的怪异头脑：虚拟现实（VR）。 EDG在VR社区中正变得越来越受欢迎，因为它可以帮助在功能较弱的设备上创建深度潜水VR，并使玩家只用一只眼睛就能影响虚拟世界。

让我们看一下BP和EDG如何改善用户体验。眼睛有中央凹-在瞳孔正中的一个小凹陷，负责急性视力。当我们观察某些事物时，我们只会详细地看到我们环境的一小部分（在中央凹视野中）。我们的外围视觉只能看到颜色和运动，但是会看到非常模糊且没有细节的形式。为了营造一种让我们看到周围更多细节的印象，大脑只是利用我们的经验和记忆来填补这些空白。如果模糊的西瓜出现在您周围的视野中，那么您的大脑就会简单地用聚焦的图像代替它，从内存中获取图像-现在更加清晰了。因此，BP开发人员正在致力于创建“凹形渲染”（凹形渲染）技术，旨在显着减少计算机的计算负荷。她必须利用我们对大脑功能及其对世界的解释的知识。首先，EDG告诉程序确切的人在看什么。中心凹渲染使用此信息以较低的分辨率和细节生成位于视野侧面的图片，并在渲染中心凹区域时指导所有计算能力以提高清晰度和逼真度。虚拟度会根据您的眼睛移动而更新，因此您的视野始终清晰。与现实世界中的视觉类似，您的大脑将根据其经验来创建普遍清晰的视觉幻觉。尽管所有这些看起来都很酷，但是这项技术仍处于开发初期，因为很难为ODG制造既便宜又小巧的设备。


工作原理

技术巨头并未推迟其新方法的实施：最近，谷歌收购了主要的ODG初创公司之一。他们说他们正在研究混合了增强现实和VR的无线VR眼镜。选择菜单项，一目了然！再看一些，然后放大！到卢浮宫四处走走，获取有关图片的信息，击球4次！用眼睛代替鼠标！荣耀我们的新霸主和救星，眼动追踪！1879年开始时在阅读时进行眼动追踪已经大大改变了我们对现实的理解。

功能磁共振成像（fMRI）和心智阅读

功能磁共振成像类似于当代艺术。每个人都听说过他，但没人知道它应该是什么。不要害怕，很快一切都会变得清晰起来。实际上，fMRI基于以下事实：高氧含量的血液在磁场中的行为不同于低氧含量的血液。同时，大脑区域表现得越活跃，消耗的氧气就越多。并且需要更多的氧气，更多的血液进入该区域。 fMRI可以跟踪血流量和氧气消耗的增加，以找到大脑的活动区域。这种类型的成像称为基于血液氧合水平的成像。，粗体）。这种方法是非侵入性的，您只需要躺在扫描仪非常大的管子中，并提供良好的图像空间分辨率（时间分辨率较差，因为大脑区域的激活和需氧量之间要延迟3到6秒）。该工具用于各种各样的研究中。

功能磁共振成像可以以两种方式使用：它可以帮助您在一个简单的任务中观察大脑的激活情况（例如，在实验过程中，随着记忆任务/视觉识别/道德判断而出现的闲置时间变化，通常是“情色或冰淇淋”之类的任务），或者当我们不忙于执行任何特定任务时（例如，当我们做梦，在公交车窗外无所事事地凝视或微笑并向同事点头，假装听他们关于孩子的闲聊时），它可用于分析大脑的工作。第一种选择是处于静止状态的fMRI，表明即使我们什么都不做，大脑中也会发生很多事情：他确定了几个控制大脑的网络，并让我们看到了在精神疾病或不同意识状态下，大脑各区域之间的联系如何变化。


我们的fMRI研究表明，

在执行简单的记忆任务时，受试者的大脑部分活动伴随着响亮的声音，幽闭恐惧症和珠宝丢失，当我们了解其工作原理[1]时，该如何做？ ？我很想诱惑自己宣布“阅读思想”（并为您省下一笔钱），所以我宁愿使用更科学的术语“基于大脑活动来解码思想”。

解码技术不仅要寻找能够对人做出反应的区域。他们识别出与特定面部识别相对应的整个大脑激活模式。然后，在为原始图像建立激活方案后，“分类方案”算法将它们与相关图像一起处理。结果，分类器在识别图像时了解了图像与大脑活动之间的关系，并了解了特定图片可能触发的激活模式，例如猫或婴儿的照片。该程序已经处理了足够的示例，可以开始研究fMRI扫描，并尝试对扫描对象时正在看的东西或他正在考虑的东西进行解码。最初的实验很简单-在早期的作品中，科学家只能识别出一类物体，受试者当时正在看的东西（鞋子，靴子，剪刀等）[2]。

不久之后，解码机制又向前迈了很长的一步。最初，它们用于确定人们正在查看的120张图像中的哪张图像[3]-该任务比定义各种对象要复杂得多。然后，研究人员开发了一种分类器，可以根据被摄对象观看的电影来制作原始电影[4]。从那时起，该技术已用于任何事物-建立视觉场景[5]，工作记忆（我在想什么？）[6]和识别意图[7]（我要单击哪个按钮？）。但是，意图分类比图像识别要复杂得多。对象按颜色或形状分组，但是如何为意图分配类别？另一个问题是泛化的可能性。到目前为止，所有解码器都可以与选定的大脑配合使用，在接下来的几年中，值得等待的是开发一种可以用来打击犯罪的阅读思想的标准设备。在现阶段，正如约翰·迪伦·海恩斯（John-Dylan Haynes）（致力于分类器研究的人，以及我的教授（我自夸））说的那样，“找出某人意图的最佳方法是问。”


解码的工作原理

资料来源

1. www.psy.vanderbilt.edu/tonglab/sonia/Personal/fMRI_Basics.html
2. dx.doi.org/10.1016/S1053-8119（03）00049-1
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/zh-CN399273/