Press "Enter" to skip to content

Human brain mapping and brain decoding. | Jack Gallant | TEDxSanFrancisco


[Музыка]
мозги компьютер, который я знаю, кажется
странно думать о человеческом мозге как о
компьютер, но вы знаете, что это не
Компьютер , как ваш рабочий стол или как ваш
сотовые телефоны, которые представляют собой системы с архитектурой
это развитая система, которая
разработанный в течение миллионов лет
постоянно основываясь на том, что было
прежде, но он обрабатывает информацию, которую вы
сидите здесь, у вас есть сенсорный опыт
вы объединяете эти сенсорные переживания
с предшествующей информацией
вы принимаете решения, и вы действуете в
мире и обработке информации
такой системой является компьютер, поэтому в
принцип, мы должны уметь
понимать мозг человека как компьютер
путем обратного проектирования и
обнаружение основных вычислений
алгоритмы, которые определяют его функцию и
если мы это сделаем, мы можем инвертировать эти
алгоритмов и создавать очень мощные
устройства для декодирования мозга, которые могут, вероятно,
в будущем заменить все другие виды
интерфейсы зерновых машин и мозг
компьютерные интерфейсы теперь выглядят мозгами
как довольно однородный орган, есть
коры головного мозга эта большая сложенная часть
сверху, а на мозжечке
нижняя часть под мозгом
Cortex этой мантии ткани имеется
многие многие подкорковые ядра все
вместе, хотя мозг имеет о некоторых
13 мы думаем, что порядка 500
разные части около трети этих
будут подкорковыми ядрами и
две трети из них будут
кортикальные области , которые функционально и
анатомически отличные и эти области
зацепляются в очень плотных
Сети мы действительно не знаем района
все же для людей или точно, как они
соединены вместе, но исследования на животных
предположим, что мозг соединен на 50%
то есть для любого данного местоположения на
коры головного мозга связана с 50%
всех других мест и всех
эти соединения являются пересылкой вперед и
так что мозг является гигантским
взаимосвязанных повторяющихся сетей и
такие системы в науке известны
как нелинейные динамические системы, и они
обладают интересными свойствами свойство
системы в целом ее функция
не обязательно может быть предсказано
глядя на отдельные части, потому что
нелинейные динамические системы
возникающие свойства и у людей
Конечно, один из самых
возникающие свойства, вероятно,
сознание, чтобы понять, что
человеческий мозг — это компьютер,
понять его структуру, мы можем сначала
все пытаются сопоставить это, мы можем отделить
коры головного мозга в
анатомических и функциональных частей и попробуйте
чтобы получить ручку на них, а затем взглянуть на
как они взаимодействуют, теперь люди знают
в течение сотен лет, что человек
мозг был разделен на разные
функциональные части, и они попытались
не в основном безуспешно до недавнего времени
действительно разобрать — мозг
Cortex основной части человеческого мозга
что вы видите на слайде, который
отличает нас в основном от более низких
животных, которых они пытались разгадать поздно
мозг использует различные методы
что были в основном безуспешными наиболее
известным из них является френология
наука о дискредитации девятнадцатого века
в которых люди пытались смотреть на
удары на поверхности черепа и
вывести из рисунка шишки, что
основной функцией была ткань
под ударами сегодня мы все смеемся
при этом это кажется совершенно глупым, но
френолог не был полностью
сумасшедшие они были у нас очень плохие методы
они были 40 бедными учеными, но они
имеет одну хорошую идею, которая заключается в том, что
мозг функционально локализован и
сегодня мы можем сопоставить функционал
локализация мозга с использованием мощных
методы, такие как функциональные магнитные
резонансная визуализация, поэтому я собираюсь показать
вы являетесь примером эксперимента FMRI
это дает вам
мы можем восстановить данные
Способ мозг неудобно
сложенные внутри черепа, поэтому мы
вычислительно раздувая его, мы помещаем некоторые
ломтиками в нем, и мы сглаживаем его так
теперь мы смотрим на поверхность
мозговой коры, если мы сделали это с вашим
мозг, мы будем иметь что-то о
размером с большую пиццу встал левый
и правое полушарие в середине
Экран показывает визуальную систему на
крайняя левая и крайняя правая
префронтальная кора
теперь мы можем рисовать мозговую деятельность на
поверхности коры головного мозга, в то время как
кто-то смотрит фильм, и они
просто пассивно смотрю этот фильм и
интерпретировать, что происходит, конечно
подумайте о том, что происходит с вашим мозгом
когда вы смотрите фильм что угодно, что вы
может зачать в этом фильме должно быть
отражается где-то в мозгу в
термины паттернов активности мозга
очевидно, вы можете видеть структуру
в фильме вы можете увидеть стену
см воды вы можете увидеть по краям
на экране вы можете увидеть текстуры, которые вы можете видеть
ориентированных линий, которые представлены в
одна часть мозга — другие части
мозг представляет информацию, которая
отражает объекты и действия в
фильм, что есть автомобиль или дымовая труба
что есть дым, что есть воздушный поток
другие части мозга отражают
информации, которая не
но связан с ним для
Например , вы могли бы быть голодным прямо сейчас , так
Вы могли бы думать о еде или вы
может быть раздражен ценой на газ или
вы можете захотеть кофе все эти
вещи будут также представлены в
мозг, эти желания нуждаются в желаниях и
все эти вещи должны быть
где-то где-то
может думать о проблеме мозга
картирование как нахождение системного
отношения между вещами в
мир в этом случае вещи в
фильм и образцы мозговой деятельности
они будут справедливыми
прямые отношения к карте
конечно же, будет много
информации в мозге, которая не является
прямо в фильме ваши неявные
ассоциации, которые вас устраивают ваши личные ik
предыдущие опыты, и они собираются
немного сложнее сопоставить, но в
принцип мы должны быть в состоянии медленно
со временем совокупность огромного количества
информация об отношениях
между активностью мозга и миром в
создать функциональные карты
мозг, так вот результаты нескольких
сопоставления экспериментов, которые были
агрегированные вместе в этих экспериментах
у нас были люди, смотрели фильмы или у нас были
они слушают рассказы в МРТ
машины эти эксперименты, вероятно,
восемь или десять часов в общей сложности за один
но мы не сделали этого все в
как только это были эксперименты, которые были
сделанные через несколько недель, и теперь мы можем
возьмите эту информацию, я по существу это
является проблемой регрессии, где X
переменные — это мир, в котором рассказы
фильмы и переменные Y являются нашими
мозговая деятельность
и мы можем использовать машинное обучение и данные
инструменты анализа для восстановления функциональных
карты активности мозга ,
показаны здесь как цветные карты и
различные цвета здесь отражают разные
виды значений, которые представлены в
модели мозговой деятельности о
информация в рассказах и фильмах
теперь эти шаблоны справедливы
сложный и богатый, и этот концептуальный
знание о том, что мы сопоставляем это
конкретный эксперимент распределяется
в целом по всему мозгу это много
информации, которую мы принимаем, мы делаем
сто тысяч пространственных измерений
через эти кортикальные карты, и это слишком
много думать о
поэтому мы создали онлайн-зрителя в Интернете
что вы можете играть на моем
сайт и этот онлайн-зритель
позволяет вам взаимодействовать с этими картами
определить, какой концептуальный
информация представлена ​​через
Мозг так этот конкретный набор данных приходит
из прослушивания истории, где
люди слушали «Радио-час»
от Общественного Радио Интернационала и сейчас
мы можем создавать карты, которые показывают, какой вид
информации представлена ​​на
различные места в мозге и
здесь я нажимаю на отдельный воксел
вниз в височной доле на стороне
глава, представляющий социальные
информация семьи матери отцы
дочери, которые случаются с семьями
свадьбы рождают смерть и т. д. там
много мест для представления социальных
информация здесь одна в боковой
префронтальная кора, которая также представляет
социальная информация на самом деле все из
красные пятна на этой карте представляют
информации есть другие сети
которые представляют собой другие виды
информация, например, вот пятно в
задняя теменная кора, которая
представляет собой числовую информацию
число математическое время
уравнения, которые вы могли бы обрабатывать в
ваш мозг — все, что связано с числами
представлена эта сеть зеленых
На самом деле существуют сети для
сотни различных видов
концептуальная информация каждый кусок
концептуальная информация истина мечтая
скульптуры все, что вы можете придумать
эти концепции концепции представлены
в нескольких местах по поверхности
коры и каждый потенциал каждого
местоположение на коре представляет
несколько видов информации сейчас
конечно мозги не все одинаковые Я тебя
знаю, что у всех одинаковые уши
слышит то же самое
ваши биты, но все уши выглядят
немного отличается, и это то же самое для
мозги
мозг каждого по существу тот же
в его общем виде, но все индивидуальные
мозги разные, и мы можем
совокупные данные по разным мозгам
как мы видим здесь, мы можем видеть, что о
1/3 функциональной активности и
мозг делится между отдельными людьми и
около 2/3 отражает индивидуальные
различия, которые являются одновременно
и эмпирические различия , которые
теперь отражается в функции, хотя
существуют индивидуальные различия в
мозг, потому что мозг по существу является
сбор проводов, которые являются нервами
которые соединяют разные области вместе
есть очень сильные отношения
между строением мозга и
функции мозга и
агрегирование данных по многим предметам
и с использованием методов вычислительного моделирования
мы можем создать математическую модель, которая
связывает отдельную анатомию мозга с
распределение функции через
мозг здесь мы показываем один конкретный
функциональная карта для одного человека, который
слушая истории , и это
концептуальная карта — это отображение на
тысячи различных видов объектов и
действия, которые могут возникать в
один отдельный мозг, о котором они
сто шестьдесят различных областей мозга
которые представляют собой концептуальные знания в
эти истории, и мы можем сделать это для любого
теперь я до сих пор предлагаю
вам, что мозг статичен, что
различные места в мозге представляют
некоторое небольшое созвездие
количества, и что эти
представления статичны на самом деле
они не так , как мозг
его спроектировали
свойства, которые возникают как следствие
задачи , которые вы пытаетесь
выполнить, что на самом деле изменить способ
эта информация представлена ​​в
мозг, так что это данные из простого
эксперимент, где у нас есть люди
пассивно смотреть фильмы против
Посещение людей в фильмах против
посещение автомобилей в кино и
вы можете видеть, что концептуальные карты в
эти три разных случая
разные и на самом деле карты различаются
это наименее в визуальной системе эти
Функциональные карты очень огромный лис в
префронтальная кора, поскольку префронтальная
кора представляет собой абстрактные планы мысли
цели консоли такие вещи и как
вы меняете свою задачу на
коры фактически представляют разные
виды величин, например, если
вы теряете свою кошку в своей префронтальной коре
становится гигантским детектором кошки и все
другие функции подавляются, и вы
все пытается представить кошек
насколько это возможно, и это верно для
почти все задачи, которые вы выполняете сейчас
что одна из интересных вещей о
эти модели кодирования , если вы просто
гражданский или не невролог, что
как только у вас появится вычислительная модель
мозг, который связывает мир с
мозговой деятельности вы можете инвертировать эту модель
и вы можете преобразовать свою модель кодирования
в модель декодирования и может использовать ее для
дешифрировать активность мозга и фактически
существует неизбежная симметрия между
мозг и кодирование и декодирование мозга такие
что всякий раз, когда мы можем создать
вычислительной модели мозга мы можем
всегда по определению строить лучше
мозгового декодера и часто это
немного легче понять, какие
информацию, которую мы можем восстановить
измерения мозга, глядя на декодер
поэтому я хотел бы показать вам некоторые из этих
в качестве примеров здесь один мозговой декодер
это только восстановление информации из
первичная зрительная кора очень рано
визуальная область, представляющая собой очень простой
аспекты сцены, такие как ребра и
текстуры и цвета
в левом верхнем углу показан фильм, который мы показали
два предмета на верхнем правом является
информация, которую мы декодируем из первичной
визуальная кора и нижние две фотографии
покажите вам карты кромок, которые должны
хорошо соответствуют, потому что мы знаем, что
эта часть мозга представляет края
вот декодер, который восстанавливается
информации и расшифровать его из
визуальные области высокого уровня эти визуальные
областях, на которых они действительно несут много
информация об этом конкретном
структура сцены — распределение
поверхности, цвета и текстуры они
нести информацию о содержании
сцена, в которой присутствовали люди,
их объекты представляют собой семантическую
информацию о сцене, и вы можете видеть
что этот декодер также работает достаточно хорошо
это не очень хорошо, когда сцена
меняется очень быстро, как сейчас
потому что эти МРТ меняются, что мы
измеряя наши метаболические не нервные и
они довольно медленны, но когда сцена
медленно изменяется декодер
хорошая работа по восстановлению информации о
семантическое содержание сцены так
где эта технология идет
хорошо аналогию, которую мне нравится делать с
ранняя фотография — это первая
фотография, сделанная Джозефом
Ницше на юге Франции в
начале 19 века, и это плохо
права на фотографию никто не заплатил бы за
эта фотография, но вы можете видеть, что это
есть фотография есть стены есть
горизонт есть крыша, вы можете сказать, что это
может быть, какая-то фермерская сцена или
деревенская сцена это фотография и
эта фотография запустила целый
промышленности, которая стремилась разработать
фотографии в то, что у нас есть сегодня
где фотография настолько вездесущая и
такого высокого качества, что никто даже
хочет платить за него они рассчитывают только
бесплатно получить их на своих мобильных телефонах и
мозговое декодирование мы будем преследовать то же самое
траекторное до тех пор , как правительство
инвестирование в неврологию и
неврологи работают
понять мозг они будут
разработка новых методов измерения
эти новые методы измерения мозга будут
позволяют нам создавать более сложные
вычислительные модели мозга и
эти вычислительные модели позволят нам
расшифровать мозговую активность
более высокая точность, поэтому в какой-то момент
Будущее , которое мы будем иметь очень дешево
очень мощное портативное декодирование мозга
устройств, которых мы еще не видели, поскольку я
уже упоминалось в начале этого разговора
мозг является нелинейным динамическим
системы и один из важных
свойствами этих систем является то, что в
чтобы понять всю динамическую
Поверхность своего рода динамический ландшафт
вам необходимо записывать как в пространстве, так и в
время при очень высоком разрешении
одновременно, но прямо сейчас мы не
есть методы, позволяющие записать
как в пространстве, так и во времени все методы
мы либо пожертвовали временем, либо
пространство жертвы, например,
функциональный МРТ метод, который я показал
вы раньше в разговоре, это фантастика
пространственное разрешение, но очень плохое
временное разрешение, поскольку оно измеряет
изменения обменных сигналов в кровотоке
которые являются следствием нейронной активности
он не измеряет изменения в нервных
сама деятельность, поэтому, когда я не могу
действительно восстанавливать любую динамическую информацию
очень распространенный потребительский метод, который используется
для измерения и декодирования мозговой деятельности oh
сегодня электроэнцефалография ЭЭГ и
ЭЭГ обладает фантастическим временным
но имеет ужасную пространственную
так что, хотя он может измерять
что происходит во время , он не знает , где
эти события произошли в мозгу, поэтому
все различные карты, которые встречаются в
мозг все смешивается
и это уменьшает количество
информацию, которую мы можем расшифровать от ЭЭГ до
всего несколько бит, но мы знаем, что
измерение мозга постоянно улучшается
потому что сообщество нейробиологов очень
направлены на улучшение измерения , так как
ограничения измерения являются основными
фактора мы ограничиваем наш прогресс в
сегодня в нейробиологии, поэтому в будущем мы
собираются в конечном итоге улучшить мозг
методы измерения, которые будут восстанавливаться
информации как в пространстве, так и во времени и
при высоком разрешении мы не знаем, когда
это произойдет , это может быть
десятилетие может быть 20 лет, это может быть
50 лет по дороге, но в какой-то момент
вероятно, в жизни молодых
люди здесь будут мозгом
метод декодирования, который дешево переносится
очень мощный, и это станет
вездесущие люди, вы знаете, что сможете
просто носить шляпу мозга вокруг и
их внутренние мысли расшифровали все
время
и это было бы очень глубоким
влияние на общество в конце концов, как я
взаимодействовать с моим компьютером сегодня я использовал
эти мясистые пальцы, которые были развиты
миллиарды лет назад миллионы лет
назад, и для меня это безумно
взаимодействуй со своим телефоном с моим
превью, когда у меня очень хороший внутренний
речи маленький человек в моей голове , что это
постоянно разговаривал со мной, и это могло
просто взаимодействуйте с моим мобильным телефоном напрямую
на самом деле все , что происходит в
ваша голова потенциально дешифрует все
ваших внутренних мыслей ваши намерения
желает вашего отношения на самом деле вещей
Вы не имеете даже то , что есть даже не
достигли сознательного понимания пока являются
потенциально декодируемый и все это
информация будет расшифрована с использованием будущего
технологии декодирования мозга сейчас
оба захватывающие и откровенно довольно страшные
потому что вы можете представить все этические
проблемы, которые все это откроет
Американцы, в частности, но люди в
вообще неплохо относятся к охране
их конфиденциальности и реальных
интересные вопросы конфиденциальности и этики
будут открыты , когда Google
и Facebook имеют доступ ко всем вашим
самые сокровенные мысли без фильтра из
ваши большие пальцы вправо, это будет
очень странный мир, но это мир
мы очень скоро будем жить
вы на время
Please follow and like us:

Be First to Comment

Добавить комментарий