Mówi się, że jeden obraz jest wart tysiąca słów. To samo dotyczy wspomnień – wizja danej sceny z życia może zawierać w sobie wiele informacji odnośnie kontekstu tego wydarzenia, osób biorących w nim udział lub towarzyszących mu emocji. W postrzeganie takich scen – i wszelkich innych obiektów – zaangażowana jest kora wzrokowa mózgu. Na poziom aktywacji jej neuronów wpływają zarówno czynniki oddolne – czyli to, co faktycznie znajduje się przed oczami, jak i odgórne – czyli intensywność koncentracji oraz działanie wyobraźni. Jednak czy na podstawie informacji o aktywności kory wzrokowej mózgu możliwe jest rozszyfrowanie obrazu, który postrzega oko umysłu? Właśnie to postanowili zbadać naukowcy z Osaka University w Japonii. Wyniki ich wysiłków, opublikowane na łamach czasopisma ‘Biology Communications’ prestiżowego wydawnictwa Nature udowadniają, iż taki wgląd w wyobraźnię jest już osiągalny – przy pomocy zaawansowanej analizy danych oraz technologii neuroobrazowania mózgu.
Do udziału w tym badaniu naukowcy zaprosili 21 pacjentów cierpiących na epilepsję, którzy w związku z tą przypadłością mieli wszczepione w korę mózgu mikroskopijne elektrody. Ta technologia, zwana elektrokortykografią, jest zdolna do rejestracji sygnałów neuronalnych z wysoką dokładnością. Siatka elektrod znajdowała się w płatach potylicznych oraz skroniowych kory nowej, dzięki czemu umożliwiała pomiar aktywności części brzusznej układu wzrokowego, odpowiedzialnej za rozpoznawanie i kategoryzowanie bodźców. W pierwszej fazie badania uczestnicy oglądali 6 dziesięciominutowych nagrań zawierających obrazy twarzy, krajobrazów, zwierząt i słów. Dane zarejestrowane przez elektrokortykograf zostały wykorzystane do treningu algorytmu sztucznej inteligencji, który miał za zadanie dopasować wzorce aktywności neuronalnej do odpowiedniej kategorii bodźców. Gdy dekoder opanował tę sztukę, naukowcy przeszli do kolejnej fazy badania. Tym razem poprosili uczestników, by wyobrażali sobie obrazy z dowolnej kategorii. Ponadto zmodyfikowali algorytm tak, by w czasie rzeczywistym rozszyfrowywał charakter tego obrazu. Gdy i ten proces zakończył się sukcesem, badacze rozpoczęli ostatni etap badania.
W tej fazie badania naukowcy prezentowali uczestnikom dwa bodźce należące do losowo wybranej kategorii, jeden po drugim. Czas wyświetlania każdego obrazu wynosił 2 sekundy. Uczestnicy zostali poinstruowani, by zapamiętać pierwszy bodziec i wyobrażać go sobie w trakcie prezentacji drugiego. Na przykład gdy na monitorze najpierw pojawiało się zdjęcie krajobrazu, a potem twarzy, zadaniem badanych było skupienie oka umysłu na wyobrażeniu krajobrazu. Algorytm dekodujący aktywność neuronalną na bieżąco monitorował aktywność mózgu uczestników i wychwytywał, jaki obraz postrzegało ich oko umysłu. Dzięki temu naukowcy mogli ocenić różnicę pomiędzy sygnałem zarejestrowanym podczas postrzegania obrazu zewnętrznego w trakcie wyobrażania sobie innego bodźca.
“Wyniki zastosowanej przez nas procedury ujawniły zdolność wyobraźni do wpływania na aktywność kory mózgu, nawet w trakcie obserwowania sprzecznego bodźca. Algorytm dekodujący, który zaprogramowaliśmy, był w stanie odczytać z sygnałów neuronalnych charakter mentalnego obrazu, który wyobrażał sobie uczestnik, niezależnie od aktywności wzbudzonej przez bodziec wyświetlany na ekranie. Zatem ta technologia umożliwia wgląd w działanie wyobraźni człowieka” – podsumowuje wyniki badania Takufumi Yanagisawa, jego autor.
Zatem przy pomocy elektrokortykografii oraz zaawansowanej analizy danych, naukowcom udało się odczytać znaczenie obrazów obecnych wyłącznie w wyobraźni uczestników. Choć z pewnością minie trochę czasu, zanim wyniki tego badania zostaną zastosowane w praktyce klinicznej, dają one nadzieję wielu pacjentom cierpiącym na paraliż, który uniemożliwia im komunikację z najbliższymi. Być może w przyszłości podobne procedury pomogą przywrócić im podstawową formę interakcji społecznych.
