Ученые изучают мозг людей для идентификации букв

Если посмотреть на букву алфавита, которую спрятать из поля вашего зрения, были бы вы в состоянии точно угадать, какая это была буква? Ну, если бы вы были в университете «Radboud University Nijmegen» (Нидерланды), вы не могли бы догадаться, или пригласили бы медиума. Ученые там использовали магнитно-резонансный томограф и математическую модель для считывания наблюдаемых букв прямо из мозга испытуемых.

Исследователи создали путем виртуального (не физического!) разделения зрительной коры каждого субъекта на матрицу из 1200 кубических секций, известных как вокселя – каждый воксель в данном исследовании равен 2 мм с каждой стороны. Используя МРТ, ученые отметили то, как эти вокселы электрически реагировали на визуальные раздражители.

Когда испытуемым были впоследствии показаны рукописные буквы, общая картина из всех реагирующих вокселей (если смотреть с помощью МРТ, и обрабатывать с применением математической модели) может использоваться для приблизительного воссоздания изображения каждой буквы. 

Проблема была в том, что изображения были все еще весьма расплывчатыми, каждое из которых являлось “нечеткой картинкой с пятнышком”. Если бы кто-то посмотрел на один из тех шаблонов, не будучи предупрежденным, что именно было изображено, он, вероятно, не распознал бы в нем конкретную букву.

Чтобы «подточить» изображения, исследователи наделили модель предварительными знаниями о том, на что буквы похожи. Другими словами, вместо простого видения модели, которая соответствовала букве “S” (не иначе, как случайное расположение нечетких пятен), теперь модель понимает, какую форму должен принять образец. Модель немного способствует этому – путем визуального “выдавливания” каждого образца в сторону появления буквы, которую она представляет.

Хотя это может звучать почти как обман, одной из основных целей исследования было получить представление о том, каким образом предварительные знания сочетаются с сенсорной информацией. Например, когда мы видим слово “пятнышко”, мы на самом деле не останавливаемся и определяем каждую букву по очереди. Вместо этого, мы вкратце получаем смысл всего слова, тогда наш мозг, более или менее, говорит: “О, я знаю, что это такое. Это то слово “пятнышко “, которое я видел раньше “.

Группа исследователей во главе с доктором Marcel van Gerven теперь планирует использовать более мощный МРТ, который может сканировать до 15 000 вокселей сразу. Вместо букв, однако, они будут пробовать реконструировать изображения лиц, рассматриваемых в ходе испытания. Ученые из University of California, Berkeley уже провели аналогичный эксперимент, в котором изображения из фильмов могут быть «прочитаны» из мозга участников.