На карте семантического пространства изображено соотношение в «семантическом пространстве» мозга разных категорий одушевленных и неодушевленных предметов, которые мы видим.
Как мы разбираем тысячи изображений, которые видим в течение дня? Ученые из Калифорнийского университета в Беркли установили, что мозг прошит так, чтобы упорядочить все категории объектов и действий, которые мы видим. Исследователи создали первую интерактивную карту того, как мозг организует данные в группировки.
Непрерывное семантическое пространство
В процессе исследования испытуемые в течение нескольких часов смотрели фрагменты из фильмов, после чего на основе данных, собранных при помощи компьютерного моделирования построения изображений мозга, ученые создали так называемое «непрерывное семантическое пространство».
Некоторые отношения между категориями имеют смысл (например, животные и люди по своей семантике находятся по соседству), в то время как другие взаимосвязи менее очевидны (коридоры и трубы). При этом исследователи отметили, что у разных людей наблюдается похожая смысловая организация.
Александер Хут (Alexander Huth), аспирант нейробиологии при Университете в Беркли и по совместительству ведущий автор исследования, опубликованного в среду в журнале Neuron, говорит следующее: «Наши методы открывают дверь, которая вскоре приведет нас к более полному и детальному пониманию того, как организован наш мозг. Уже сейчас наш прибор наблюдения за мозговой активностью, кажется, дает самую детальную за всю историю подобных наблюдений картину того, как функционирует зрение и как организован человеческий мозг».
Постановка медицинского диагноза/лечение, интерфейс «мозг-машина»
Как мы разбираем тысячи изображений, которые видим в течение дня? Ученые из Калифорнийского университета в Беркли установили, что мозг прошит так, чтобы упорядочить все категории объектов и действий, которые мы видим. Исследователи создали первую интерактивную карту того, как мозг организует данные в группировки.
Непрерывное семантическое пространство
В процессе исследования испытуемые в течение нескольких часов смотрели фрагменты из фильмов, после чего на основе данных, собранных при помощи компьютерного моделирования построения изображений мозга, ученые создали так называемое «непрерывное семантическое пространство».
Некоторые отношения между категориями имеют смысл (например, животные и люди по своей семантике находятся по соседству), в то время как другие взаимосвязи менее очевидны (коридоры и трубы). При этом исследователи отметили, что у разных людей наблюдается похожая смысловая организация.
Александер Хут (Alexander Huth), аспирант нейробиологии при Университете в Беркли и по совместительству ведущий автор исследования, опубликованного в среду в журнале Neuron, говорит следующее: «Наши методы открывают дверь, которая вскоре приведет нас к более полному и детальному пониманию того, как организован наш мозг. Уже сейчас наш прибор наблюдения за мозговой активностью, кажется, дает самую детальную за всю историю подобных наблюдений картину того, как функционирует зрение и как организован человеческий мозг».
Постановка медицинского диагноза/лечение, интерфейс «мозг-машина»
Процесс построения карты семантического пространства
Четкое понимание того, как мозг организует визуальные данные в группировки, может значительно облегчить постановку диагноза и дальнейшее лечение мозговых нарушений. Результаты исследования могут также быть использованы при создании интерфейса «мозг-машина», особенно при разработке систем распознавания лиц и других изображений. Помимо этого она также могла быть использована при усовершенствовании системы распознавания товаров в кассах самообслуживания.
Хут смонтировал видео и создал интерактивный веб-сайт для более наглядного представления результатов исследования ученых. «Согласно результатам нашего открытия, мы можем предположить, что сцинтиграфия головного мозга вскоре будет использоваться для того, чтобы определять рисунок, который видит человек, а также поможет разработать усовершенствованную версию компьютерной программы по распознаванию изображений.
В течение долгого времени предполагалось, что каждая категория объектов или действий, которые видит человек – люди, животные, транспортные средства, предметы домашней утвари и движения – отражена в каждой отдельной зрительной зоне коры головного мозга. В своем последнем исследовании ученые из Университета Беркли обнаружили, что все эти категории на самом деле представлены в виде высокоорганизованных, перекрывающих друг друга картах, занимающих около 20% поверхности головного мозга, включая соматосенсорные и фронтальные области коры головного мозга.
Во время эксперимента пять испытуемых в течение двух часов смотрели фрагменты из фильмов, при этом с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии была записана активность их головного мозга. Сцинтиграфия головного мозга позволила измерить мозговой кровоток во многих областях головного мозга.
Затем при помощи метода линейно-регрессионного анализа ученым удалось обнаружить взаимосвязь данных, способствовавших построению модели, отразившей то, как каждый из почти 30 000 участков коры головного мозга отреагировал на 1700 категорий объектов и действий, показанных в кинофрагментах. Затем был использован принципиальный компонентный анализ, сущность которого сводится к выделению признаков или «семантического пространства», объединяющего исследуемые единицы в группы.
Результаты исследования представлены в виде многоцветных и многомерных карт, отражающих 1700 визуальных категорий предметов и их взаимоотношений. Категории, активизирующие одну и ту же зону коры головного мозга, имеют одинаковый цвет. Например, категория людей представлена в зеленом цвете, животных – в желтом, транспортных средств – в розовом и фиолетовом, а зданий – в голубом.
Хут говорит о том, что использование семантического пространства в качестве средства визуализации позволило ученым сразу же заметить, что распределение категорий по коре головного мозга невероятно запутано и при этом охватывает гораздо большую площадь мозга, чем предполагалось ранее.
Прибор МРТ показывает то, как информация о тысячах категорий объектов и действий представлена в новой коре головного мозга человека.
http://www.kurzweilai.net/first-map-of-how-the-brain-organizes-everything-we-see
Комментарии (1)