Detaily mapy Jak mozek organizuje vizuální data
Mapu, dosaženou pomocí výpočetních modelů údajů o zobrazování mozku, zatímco dobrovolníci sledovali hodiny filmových klipů, vědci nazývají „souvislý sémantický prostor“.
Některé vztahy mezi kategoriemi dávají smysl, lidé a zvířata sdílejí stejné „sémantické sousedství“, zatímco jiné jsou méně zřejmé, například chodby a vědra, poznamenávají vědci.
"Naše metody otevírají dveře, které rychle povedou k úplnějšímu a podrobnějšímu pochopení toho, jak je mozek organizován." Už se zdá, že náš online prohlížeč mozků poskytuje dosud nejpodrobnější pohled na vizuální funkci a organizaci jediného lidského mozku, “uvedl Alexander Huth, doktorand neurověd na UC Berkeley a hlavní autor studie publikované v časopise Neuron.
Jasnější pochopení toho, jak mozek organizuje vizuální vstup, může podle výzkumníka pomoci při lékařské diagnostice a léčbě mozkových poruch.
Tato zjištění mohou být také použita k vytvoření rozhraní mozek-stroj, zejména pro systémy rozpoznávání obličeje a dalších obrazů, dodal. Mohly by mimo jiné zlepšit schopnost samoobslužného systému obchodu s potravinami rozpoznávat různé druhy zboží.
"Náš objev naznačuje, že skenování mozku by mohlo být brzy použito k označení obrazu, který někdo vidí, a může také pomoci naučit počítače, jak lépe rozpoznávat obrázky," řekl Huth, který vytvořil video a interaktivní web, který vysvětluje vědu o tom, co našli vědci.
Již dlouho se předpokládá, že každá kategorie objektů nebo akcí, které lidé vidí - lidé, zvířata, vozidla, domácí spotřebiče a pohyby - je zastoupena v samostatné oblasti zrakové kůry, poznamenal Huth. V této nejnovější studii vědci UC Berkeley zjistili, že tyto kategorie jsou ve skutečnosti zastoupeny ve vysoce organizovaných překrývajících se mapách, které pokrývají až 20 procent mozku, včetně somatosenzorických a frontálních kůry.
Vědci zaznamenali mozkovou aktivitu pěti vědců pomocí funkčního zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI), když každý sledoval dvě hodiny filmových klipů. Mozkové skeny měřily průtok krve na tisících místech mozkem.
Výzkumníci poté použili regularizovanou lineární regresní analýzu, která zjišťuje korelace v datech, k vytvoření modelu ukazujícího, jak každé ze zhruba 30 000 míst v kůře reagovalo na každou z 1700 kategorií objektů a akcí, které byly vidět ve filmových klipech. Dále použili analýzu hlavních komponent, statistickou metodu, která dokáže shrnout velké soubory dat, k nalezení „sémantického prostoru“, který byl společný pro všechny studované subjekty.
Výsledky jsou prezentovány v různobarevných vícerozměrných mapách zobrazujících více než 1700 vizuálních kategorií a jejich vzájemné vztahy. Výzkumníci zdůraznili, že kategorie, které aktivují stejné oblasti mozku, mají podobné barvy. Například lidé jsou zelení, zvířata žlutá, vozidla růžová a fialová a budovy modré.
"Použitím sémantického prostoru jako vizualizačního nástroje jsme okamžitě viděli, že kategorie jsou zastoupeny v těchto neuvěřitelně složitých mapách, které pokrývají mnohem více mozku, než jsme čekali," řekl Huth.
Zdroj: University of California, Berkeley
