Техника ультразвуковой визуализации позволяет читать мысли
Команда ученых из института в Калифорнии продемонстрировала систему с новым типом интерфейса «мозг-машина» (ИМТ), которая позволяет считывать мозговую активность, соответствующую планированию движений, передает ее на компьютер и интерпретирует. Разумеется, такое устройство работает, лишь находясь непосредственно там, откуда идет передача импульсов, то есть оно требует инвазивной операции на головном мозге. Однако в такой операции, пусть даже и при минимальном вмешательстве, практически ни один пациент не желает участвовать. Тем не менее, новость об этой новой технологии разлетелась довольно быстро.
Работа новой системы основывается на технологии функционального ультразвука, которая точно отображает нейронную активность из ее источника глубоко в мозге с разрешением около 100 мкм. Самым захватывающим в этой технологии ученые называют ее «возраст»: столь молодая методика обладает огромным потенциалом, и это только первый шаг в обеспечении высокой производительности и менее инвазивном вмешательстве ИМТ для большего числа людей.
Ультразвуковая технология, в целом, уже давно применяется во многих сферах науки и техники — в ультразвуковых очистителях, например. Но технология, о которой сейчас идет речь, помогает визуализировать активность, испуская импульсы высокочастотного звука. Эти звуковые колебания определенным образом отражаются в органическом веществе, человеческой ткани, затем на подключенном мониторе компьютера возникает визуализация ее параметров: форма, размеры, состояние и прочее. Подобный тип визуализации используется для получения фотографии плода в утробе матери при ультразвуковой диагностики.
Но этот метод визуализации также открывает возможность к предсказанию движений и поведения объекта. Методика буквально дает детальные снимки динамики всех возникающих в целевой области нейронных сигналов, которые с помощью МРТ или других неинвазивных методов не прослеживаются и в принципе не могут быть видны. Таким образом, ученым удалось выйти на новый уровень детализации, которая по своей сути достаточно близка к электрофизиологии, но при этом является гораздо менее инвазивной.
Проверка работы технологии проводилась на приматах, которые умели выполнять простые задачи по движению рук в определенном направлении после получения сигналов. При этом анализировалась активность, возникающая в задней теменной коре мозга. Ученые хотели удостовериться, что новая технология позволит выяснить намерения приматов, прежде чем они выполнят определенные задачи. Оказалось, что система, заведомо обученная алгоритмам машинного обучения с использованием ультразвуковых данных, получаемых в режиме реального времени, в течение нескольких секунд смогла предсказать, какое следующее движение выполнят приматы.
Ученые хотят испытать свою технологию на людях, чтобы увидеть, работает ли она при попытке «чтения» человеческого мозга.
