Удивительные карты, показывающие как мозг организует визуальную информацию


Группа ученых университета Калифорнии, Беркли впервые в истории при помощи функционального МРТ сканирования составили карту, как головной мозг организует хранение тысяч увиденных объектов.

Ученые составили первую карту, как головной мозг организует тысячи изображений, которые наводняют наши глаза ежедневно. Ученые Беркли узнали, что головной мозг сортирует все увиденное по определенным категориям объектов и движений.

Для иллюстрации своего открытия они создали первую карту, как мозг распределяет и организует эти категории объектов и движений в коре головного мозга.

В результате этого процесса создается, так называемое, «сплошное семантическое пространство», которое достигается через компьютеризированные модели визуализации головного мозга, собранные во время того, как испытуемые наблюдают часами видео клипы.

Ученые Калифорнийского университета Беркли создали карту этих данных, распределенных по коре головного мозга человека, для того, чтобы показать, какие области головного мозга ответственны за ту или иную категорию объектов, которые мы видим в окружающем мире.

Некоторые отношения между категориями образуют более обобщенные образы, например, категория человек и животные находятся в одной «семантической окрестности», хотя другие, например, ведра и коридор имеют менее очевидную связь.

В тоже время исследователи обнаружили, что разные люди имеют одинаковые семантические схемы.

Ученые Беркли использовали функциональную магнитно-резонансную томографию для записи активности головного мозга пяти тестируемых человек, каждый из которых в течение двух часов непрерывно смотрел видеоклипы.

Исследователи потом анализировали показания, чтобы найти корреляцию между данными и построенной моделью, показывающее как каждый из 30 тысяч подразделов в коре головного мозга откликнулся на 1700 категорий объектов и движений, показанных в клипах.

Далее они использовали анализ главных компонент, статистический метод, который позволяет обрабатывать большие наборы данных, чтобы найти «семантическое пространство», которое является общим для всех субъектов исследования. Результаты представлены в многоцветных, многомерных картах, показывающих более 1700 визуальных категорий и их взаимоотношения между собой.

Категории, которые активизируют те же самые области мозга имеют одинаковый цвет. Например, люди — зеленый цвет, животные — желтые, транспортные средства — розовые и фиолетовые, а строения — голубой. Результаты ученых показывают, что мозг эффективно представляет разные категории в компактном пространстве.

Более полное понимание, как мозг организует хранение визуальной информации поможет в диагностике и лечении заболеваний головного мозга, а также может использованы для создания машинно-мозгового интерфейса, особенно для систем распознавания лиц и других систем распознавания изображений.

Раньше предполагалось, что каждая категория объектов и движений, таких как люди, животные, машины, бытовой техники и движений, занимает свое не связанное с другими место в зрительной коре головного мозга. Но новое исследование показывает, что они представляют сложно организованные, перекрывающиеся карты, которые занимают 20% мозга, включая сомато-сенсорные и лобные участки коры.

COMMENTS