Нейротехнологии развиваются стремительно. То, что ещё недавно казалось научной фантастикой, постепенно становится реальностью. Понимание того, как мозг кодирует зрительную информацию, может помочь в реабилитации пациентов с тяжёлыми неврологическими нарушениями.
Группа исследователей из Института Вейцмана (Израиль) разработала метод, позволяющий восстанавливать изображения, которые видит человек, по данным функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Раньше такие попытки давали размытые и нечёткие картинки. Дело в том, что стандартный томограф отслеживает кровоток в мозге, и активный участок обычно охватывает около 3 кубических миллиметров, а в каждом таком кубическом миллиметре содержится примерно 16 000 нейронов. Это слишком грубо для точной реконструкции.
Однако учёные использовали более новые данные, полученные на сканерах с высоким разрешением, где в одном вокселе (мельчайшем элементе объёма) было около 1 мм³ нейронов. Сначала они обучили модель-декодер на снимках восьми добровольцев, которым показали около 9000 изображений. Затем, чтобы улучшить результат, они создали энкодер, который предсказывает активность мозга по картинке. Совместная работа этих двух моделей позволила значительно повысить точность.
Более того, исследователи обнаружили, что у разных людей есть общие зоны активации: например, одна область реагирует на изображения еды, другая — на спорт. Это позволило создать «универсальный энкодер мозга», который требует минимальной калибровки. Если раньше для настройки на нового человека требовалось около 40 часов данных фМРТ, то теперь достаточно всего одного часа. Это важно, поскольку час работы на таком аппарате стоит 600–1000 долларов.
В дальнейшем учёные планируют перейти от статичных изображений к видео и аудио, а затем научиться реконструировать сны и воображение. В перспективе метод может помочь людям с синдромом запертого человека — состоянием, при котором пациент в сознании, но полностью обездвижен.
Технология пока далека от идеала, но она демонстрирует, как быстро развиваются методы нейровизуализации. Возможно, в будущем это откроет новые способы коммуникации для людей, потерявших возможность говорить или двигаться.
На фото: Левое изображение в парных картинках человек видел на самом деле. Правое сгенерировано ИИ на основе данных фМРТ.
