新的大腦映射技術(shù)隨著時(shí)間的推移揭示了圖像的神經(jīng)代碼

人類(lèi)越來(lái)越接近于了解大腦如何編碼視覺(jué)信息，因?yàn)檠芯咳藛T現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法，可以將隨時(shí)間變化的大腦反應(yīng)映射到圖像，以揭示大腦如何處理視覺(jué)信息。

科爾蓋特大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授 Bruce C. Hansen 與 Michelle R. Greene(貝茨學(xué)院)和 David J. Field(康奈爾大學(xué))合作，引入了動(dòng)態(tài)電極到圖像 (DETI) 映射——一種利用高腦電圖 (EEG) 的時(shí)間分辨率，以呈現(xiàn)與不同神經(jīng)信號(hào)隨時(shí)間變化的視覺(jué)特征圖。查看映射到圖像的神經(jīng)反應(yīng)的實(shí)時(shí)示例。

閱讀發(fā)表在PLOS Computational Biology 上的完整期刊文章，動(dòng)態(tài)電極到圖像 (DETI) 映射揭示了人腦視覺(jué)信息的時(shí)空代碼

“在查看任何環(huán)境時(shí)，我們的大腦會(huì)以一種能夠?qū)崿F(xiàn)各種智能行為的方式對(duì)大量神經(jīng)元中的視覺(jué)信息進(jìn)行編碼。然而，用于指導(dǎo)行為的視覺(jué)代碼并不像圖片那樣穩(wěn)定，而是隨著時(shí)間的推移隨著不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)代碼做出貢獻(xiàn)的不同神經(jīng)元群體而演變。我們的 DETI 映射技術(shù)提供了對(duì)圖像中每個(gè)位置隨時(shí)間變化的代碼的初步了解，”Hansen 說(shuō)。

基于功能磁共振成像 (fMRI) 的體素編碼分析的最新進(jìn)展使得基于大腦數(shù)據(jù)的圖像重建成為可能，但由于 fMRI 的時(shí)間分辨率有限，因此只能及時(shí)渲染單個(gè)快照。Hansen 及其同事介紹的 DETI 映射程序基于 EEG 信號(hào)，這提供了以毫秒精度映射圖像神經(jīng)代碼的機(jī)會(huì)。

為了成功地將視覺(jué)代碼映射到具有 EEG 數(shù)據(jù)的圖像，Hansen 及其同事必須克服許多方法上的挑戰(zhàn)。“腦電圖記錄的大腦信號(hào)受到頭骨的干擾以及由于大腦折疊模式而產(chǎn)生的不同程度的抵消。”使用生物學(xué)上合理的大腦編碼模型，Hansen 和他的團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)測(cè)量大量圖像中編碼像素與由此產(chǎn)生的神經(jīng)反應(yīng)變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)規(guī)避這些問(wèn)題。“考慮 DETI 映射程序如何工作的一種方法是將圖像傳遞到大腦并將生成的神經(jīng)代碼投影回圖像。”因?yàn)槟X電圖可以測(cè)量頭皮不同位置的神經(jīng)信號(hào)，

DETI 程序生成的映射數(shù)據(jù)為圖像的神經(jīng)代碼如何隨時(shí)間演變提供了新的重要見(jiàn)解。Hansen 及其同事報(bào)告的最引人注目的結(jié)果之一是，大腦似乎以一種方式掃描圖像，這種方式強(qiáng)調(diào)在不同時(shí)間點(diǎn)具有不同神經(jīng)群體的不同圖像區(qū)域。“這樣的掃描程序可能有助于及早確定地平面的優(yōu)先級(jí)，以支持導(dǎo)航判斷，隨后將重點(diǎn)放在地標(biāo)組織上。”

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