Bacaan dan penulisan semula otak

Bacaan dan penulisan semula otak

Fishman Roman
"Mekanik Popular" №9, 2017

Ingat tarikh ini: penyelidik di Universiti Teknologi Toyohashi berjanji bahawa dalam tempoh lima tahun – sudah pada tahun 2022 – peranti kerja dan aplikasi mudah alih akan muncul untuk pemikiran dan ingatan membaca. Dan di mana membaca – ada rekod?

Terdapat sebab yang cukup difahami untuk ramalan optimistik Profesor Tsuneo Nitta. Pada musim bunga 2017, pasukannya menunjukkan satu sistem yang membaca aktiviti elektrik sel-sel otak, meneka nombor yang direka bentuk manusia atau kata monosilab. Setahun yang lalu, rakan-rakan Amerika mereka belajar bagaimana menentukan rupa gambar yang dilihat oleh seseorang – imej orang atau di rumah – dengan merangsang neuron korteks visualnya. Kesemua ini menjadi mustahil kerana peningkatan kaedah lama merakam aktiviti sel-sel otak dan pendekatan baru untuk penafsiran data "bising" ini.

Malah, pemikiran, kenangan dan impian kita tidak ketara, tetapi mereka mempunyai substrat material. Asas proses yang terjadi di dalam otak adalah terkoordinasi kegembiraan pola saraf, wabak aktiviti dalam ensembel sel. Dengan mempelajari dan mengumpul pengalaman, otak membina semula corak-corak ini, mewujudkan dan menguatkan beberapa sambungan, melemahkan dan mengeluarkan orang lain.Melompat aktiviti elektrik mereka boleh diukur, dan dengan mencari corak sel yang lebih atau kurang stabil yang "berkelip" bersama-sama, mereka dapat diakui. Walau bagaimanapun, kesukaran sedang menunggu kami dari langkah pertama …

Mesin belajar membaca

Pemaju mengajar kecerdasan buatan untuk mentafsirkan aktiviti corak saraf yang berkaitan dengan persepsi imej. Apabila latihan selesai, sistem boleh diperiksa walaupun pada objek yang sebelum ini tidak dikenali.

Ukur

Cara yang paling tepat untuk mengetahui aktiviti neuron ialah membawa elektrod nipis terus kepada mereka. Ini adalah bagaimana perintis mengkaji otak bertindak, ini adalah bagaimana saintis bekerja walaupun sekarang, kecuali bahawa sensor telah menjadi lebih kecil dan lebih sensitif, dan yang paling penting, mereka telah menjadi lebih. Arahan puluhan ribu mikroelekroja secara serta-merta mendaftar pengujaan dengan resolusi ke sel-sel individu. Mereka adalah orang yang dibenarkan untuk menentukan sama ada seseorang melihat rumah atau seseorang dengan aktiviti neuron dari korteks visual otaknya. Dan Mikhail Lebedev dan rakan-rakannya dari kumpulan Profesor Miguel Nicholasis menanam elektroda ke dalam korteks motor monyet, menguraikan arahannya dan memindahkannya ke tangan robot, supaya haiwan itu belajar untuk merebut pisang dengannya.Hebat – jika tidak untuk satu perkara.

Mikhail Lebedev bereksperimen pada kera; dalam eksperimen dengan korteks visual, pesakit dengan epilepsi yang menjalani operasi pembedahan digunakan. Tidak semestinya seseorang dalam fikirannya yang betul akan bersetuju dengan satu campur tangan yang berbahaya hanya jika seseorang menanamkan elektrod ke dalam otaknya. Nasib baik, terdapat pendekatan bukan invasif untuk mengukur aktiviti corak saraf. Yang paling popular adalah electroencephalography (EEG), elektroda yang disemprotkan pada kulit kepala. Hasil yang mereka berikan tidak begitu tepat, tetapi mereka tidak memerlukan manipulasi berisiko pada otak terbuka.

Kedua-dua kaedah ini hanya berfungsi untuk proses-proses yang berlaku dengan cetek di bawah permukaan otak. Anda boleh melihat secara keseluruhan menggunakan tomografi, dan ia sering digunakan oleh saintis. Tetapi untuk setiap hari "membaca minda" ini adalah cara yang panjang dan rumit. Di samping itu, kami berminat dengan tepat lapisan atas, di mana fungsi tertinggi dilokalkan: kebohongan yang paling aneh di permukaan yang boleh diakses oleh EEG dan elektrod. Data ini …

Kenali

Ciri-ciri EEG pada manusia adalah unik, seperti cap jari: mereka boleh digunakan untuk mengenal pasti individu.Corak aktiviti neuron pada orang yang berlainan adalah sama sahaja secara umum, dan butirannya terbentuk dalam proses perkembangan otak dan pengumpulan pengalaman. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, AI telah belajar untuk mencari corak umum dalam pola aktiviti otak yang bersamaan dengan satu atau satu lagi imej.

Baru-baru ini, pada musim panas tahun 2017, AI membenarkan para saintis untuk memulihkan butiran wajah manusia secara tepat, gambar yang dipersembahkan kepada monyet dengan mikroelekrod yang ditanamkan di kawasan visual otak. Ia hanya perlu untuk melatih mesin pada sampel yang cukup besar dari data awal, supaya secara beransur-ansur komputer dapat membezakannya secara bebas, lebih baik dan lebih baik.

Tidak ada perbezaan asas antara organisasi corak dalam korteks motor atau korteks visual, hanya butiran penyampaian maklumat oleh perubahan sistem otak yang berbeza. Satu lagi perkara adalah perbezaan individu, yang mana algoritma diperlukan untuk dilatih dengan preliminarily pada data orang yang sama, yang fikiran kita akan dibaca. Walau bagaimanapun, terdapat harapan bahawa, dengan perkembangan pesat kecerdasan buatan, masalah ini akan diselesaikan, dan komputer akan dapat berfungsi dengan otak orang asing, membaca fikirannya dan bahkan mereka …

Tulis semula

Aktiviti ensemble neural bukan sahaja boleh didaftarkan, tetapi juga berubah dan dibuat secara buatan. Profesor Brian Wiltgen dari University of California, Davis, memengaruhi memori dengan menekan pengujaan sel-sel tertentu di hippocampus. Rangsangan dalam tikus pengalaman yang tidak menyenangkan melemahkan, dan kemudian hilang sepenuhnya dari ingatan. Masalah terbalik juga mungkin: pengujaan yang jelas dari neuron memungkinkan untuk mengembalikan kenangan yang hilang dalam haiwan dengan analogi penyakit Alzheimer manusia. Malangnya, pendekatan yang digunakan dalam kes ini – optogenetik – tidak sesuai untuk manusia sekali lagi: untuk merangsang neuron, gen protein sensitif terhadap cahaya diperkenalkan ke dalamnya, dan kemudian disinari dengan laser melalui "tingkap" kecil di tengkorak.

Tetapi dalam kes ini, sebagai tambahan kepada kaedah invasif, terdapat alternatif yang benar-benar selamat. Rangsangan magnet transkranial (TMS) adalah teknik, secara besar-besaran, terbalik EEG. Kecemerlangan neuron dicapai dengan merangsangnya dengan medan magnet, yang diciptakan oleh elektroda yang dilekatkan pada tengkorak. Joel Wass dari Northwestern University dan rakan-rakan telah menunjukkan bahawa kesan TMS pada hippocampus merangsang ingatan dan membantu pesakit Alzheimer yang sama.Ia hanya menunggu untuk penambahbaikan kaedah ini: apabila ia membolehkan anda untuk sengaja mempengaruhi neuron individu, ia akan berada di dalam beg. Atau tidak? Lagipun, walaupun mendapat alat untuk "menulis semula otak" ke dalam tangan kita sendiri, kita perlu merumuskan apa dan betapa tepatnya kita bercadang untuk mengubahnya. Dan untuk ini otak memerlukan …

Untuk memahami

Berdasarkan pengetahuan beberapa corak neural, kita tidak boleh meramalkan apa yang orang lain akan kelihatan seperti. Dalam kata-kata Mikhail Lebedev, "pembacaan pemikiran hanya mungkin jika ia menjadi pemikiran mengenai topik yang telah ditetapkan" – sama ada seseorang, angka atau kad tersembunyi dari geladak. Tetapi, pada masa depan, algoritma yang lebih maju akan mempelajari ini. Bayangkan bahawa gadget yang dijanjikan oleh Professor Nitta dalam lima tahun akan dipaparkan di skrin satu siri gambar: di sini adalah sesuatu yang berwarna biru, di sini adalah tokoh teman sekolah, bau hujan … Apa yang dimaksudkan dengan memberitahu kami tentang perasaan dan perasaan seseorang? Bagaimana untuk menyatukan pemikiran holistik? Untuk melakukan ini, anda perlu "membaca" dan mentafsirkan keseluruhan pengalaman peribadi seseorang, dan yang paling penting, memahami apa yang difikirkannya sendiri dan bagaimana ia terdiri daripada satu set corak saraf. Ternyata, teknologi "membaca dan menulis semula otak" perlu menunggu lebih lama daripada saintis Jepun berharap.

Mikhail Lebedev, Penyelidik, Universiti Duke Neuro-Engineering Center:

"Kemajuan dalam antara muka otak-komputer sangat mengagumkan, kejayaan dalam merakam aktiviti otak, kedua-dua invasif dan bukan invasif, dan penyahkodan yang lebih baik, dan kesan pada otak rangsangan elektrik, magnetik dan optogenetik. Hari ini tidak jauh dari teknologi akan digunakan di mana-mana: sebagai contoh, bukannya menelan pil untuk sakit kepala, anda akan memohon grid merangsang – dan anda akan memakai grid serupa pada konsert simfoni untuk membaca persepsi anda muzik dan merangsang kawasan emosi otak. Tetapi pertama dan neurointerfaces sekali akan digunakan di klinik, di mana mereka akan digunakan untuk merawat luka-luka saraf dan gangguan psikiatri. "


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: