*仅供医学专业人士阅读参考
将近二十年前,刘慈欣写了小说《三体》,创造出一种被称为三体人的外星生命,它们的大脑是透明的,所有想法都公之于众,所以他们无法做到隐藏思想,也因此不存在兵法和谋略。
地球人想从三体人手中守护地球,除了依靠毫无经验的宇宙战队和彻底消失的物理学,就只能依靠自己的大脑。
但是,不说话,不作为,你的想法就没人知道吗?
这可不一定。
近日,美国德克萨斯大学奥汀分校的研究人员就研究出一种“读心”术。他们发现,大脑血氧水平依赖性(BOLD)信号包含丰富的语义信息,这些信息以单词或短语的形式被捕获。经过特异性训练的解码模型可以通过BOLD信号重建连续语言。
这种“读心”方式经由功能磁共振成像(fMRI),无需入侵大脑,并且具有个体特异性,由本人大脑活动训练得到的解码模型只适用于本人。
研究发表在《自然·神经科学》上[1]。
以往的脑机接口试验已经证实,通过将大脑和外部设备进行连接,我们可以获得一定的语言信息,实现交流的目的。但是,这种方法需要对受试者进行侵入性神经外科手术,并且使用范围有限。
相比之下,非侵入性的语言解码的适用范围可以更加广泛,有更广阔的应用前景。但是现有非侵入性大脑解码装置的识别范围还很小,也很难得到连贯的语言表达信息。
不得不说,想要解码大脑信息,fMRI是个很好的选择,最起码它不需要开颅,也有很好的空间特异性。但是,它所依赖的BOLD信号是个非常夸张的“慢性子”,神经活动反应到BOLD信号上,一次波动(上升和下降)大约需要10秒钟,对比英语的口语速度,一次信号波动差不多对应超过20个单词,解码难度实在是太大了!
解码模型示意图
在此次研究中,研究人员设计了新的解码模型。首先,进行编码模型训练,通过记录受试者听到故事时的大脑活动,将单词和短语的语义特征与大脑活动对应。为了能够识别的语言符合语法规则并实现前后连贯,研究人员利用生成性神经网络语言模型和定向搜索算法,根据已知单词预测之后可能出现的语言序列,整个过程不断进行选择。
共有3名受试者参与了各自的解码模型训练,并用新故事对模型进行了测试。解码得到的语言序列不仅能够表达故事的大概含义,而且往往能够捕获精确的单词和短语,充分证明了我们完全有可能从BOLD信号中恢复细粒度语义信息。
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