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斯坦福研究人员探索fMRI机器在各种应用中的真正

2019-06-22 18:06:19 专家推荐129℃

  斯坦福研究人员探索fMRI机器在各种应用中的真正潜力

  2015年6月11日

  在过去的几年里,安东尼·瓦格纳一直在开发一种计算机程序,可以读取一个人的脑部扫描数据,并高度肯定地猜测该人是否正在经历记忆。该技术有望影响许多领域,包括营销,医学和目击者证词的评估。

  现在,斯坦福大学心理学和神经科学教授瓦格纳和他的同事已经证明,只需要一点点指导和专注,受试者就能轻易地模仿真实的记忆,甚至可以创造看起来像真实记忆的纤维。扫描。这项工作既证实了技术应用于合作科目的力量,也强调了在将科学应用于高风险情况之前需要进行更多研究。

  创建,存储,回忆和重放记忆的行为是一个非常复杂的多过程生物事件。首先,必须感知,解释和存储刺激(人,事件等),每个步骤都发生在不同的大脑结构中。回忆存储器依赖于另一组神经机制来找到构成事件存储​​器的分布式信息,将其重新组装成完整的“故事”。然后在头脑中重播它。

  虽然这个过程很复杂,但是大脑的不同部分在记忆中扮演着不同的角色这一事实让像Wagner这样的神经科学家能够将大脑活动信号与机器学习模式分析结合起来,以检测复杂的模式,这些模式表明一个人是在记住目标刺激还是感知它小说。

  “我们可以根据一个人的数据训练我们的算法,以识别他们第一次看到某些东西时的模式,而不是当他们记住某些东西时”。该研究的主要作者,瓦格纳实验室的研究科学家Melina Uncapher说。 “但令人兴奋的是,我们可以进一步训练算法,以便我们能够以相当高的确定性在其他人身上使用它。”

  在先前的研究中,该算法表现良好,在具有75%至95%准确度的合作对象的单次试验中检测记忆。但Wagner和Uncapher想要知道它对那些试图掩盖其记忆状态的人会如何表现 - 这种情况在法律背景下很重要。他们设计了一个实验来确定该技术的当前边界条件。

  作弊记忆测试

  Wagner和Uncapher招募了24名受试者参加为期两天的测试。在第一天,受试者在fMRI机器上扫描他们的大脑,同时看到200张新面孔的照片,并指示试图记住面部。给他们两秒钟看每张脸,然后再用8秒钟来创造一个“故事”。关于那个人 - 一个可能帮助他们记住脸的技巧。短暂的休息后,面部被洗牌,受试者重复训练。当受试者合作或真实时,该算法在检测存在或不存在时准确率为67%。

  在第二天,受试者返回fMRI机器,这次看到400张面孔 - 另外200张新面孔与前一天看到的200张脸混合在一起。对于新合并的一批照片的前半部分,受试者被指示如实回答:“你还记得看过这张脸吗?”这允许算法设置每个受试者如实回答时的大脑活动基线。

  对于剩下的一半研究,受试者被告知试图隐藏他们的记忆状态。如果他们以为他们以前看过这张脸,他们会说这是新的;如果它是一张小说的脸,他们会报告他们前一天看过它。

  相关故事研究表明,抗抑郁药可以拯救人们免于致命的败血症。哥伦比亚研究人员揭开了为什么一些胶质母细胞瘤对免疫治疗有反应的原因新的婴儿大脑图可能有助于早期诊断孤独症“我们给了他们两个非常具体的策略:如果你记得以前见过面部,隐瞒你的记忆通过专注于你之前没有注意到的照片的特征,例如照明或脸部轮廓,任何新颖的东西来分散你对记忆的注意力,“ Uncapher说。 “同样,如果你看到一个全新的面孔,想想一个记忆或这个面孔提醒你的人,并尝试尽可能多地生成关于那个面孔的丰富细节,这将使你的大脑看起来像是在一种记忆的状态。“

  通过仅仅两分钟的辅导和训练,受试者就变得精通愚弄算法:解码器的准确度下降到50%,或者不比硬币翻转决定好。

  有趣的是,受试者报告说,比起前一天埋葬真实记忆更容易弥补新面孔的新记忆。

   大脑扫描反映了这种转变。当受试者看到一张小说的脸并且假装他们之前已经看过它时,活动飙升在负责回忆记忆的大脑部分。当受试者试图抑制先前看到的面部记忆时,记录了类似的大脑活动翻转。

  一个重大的障碍

  Wagner曾担任首批涉及fMRI谎言检测的刑事案件之一的专家证人,并且是麦克阿瑟基金会法律和神经科学研究网络(该研究资助的研究网络)的成员,认为这一结果可能会给人们的目标带来麻烦。有一天使用fMRI来判断“地面真相”在法律案件中。

  “通过这类技术,你可以拍摄一个人的大脑的一个快照,只需10秒的数据,如果他们是合作的,你可以知道他们是否认识到刺激的可能性,”瓦格纳说,他也是斯​​坦福大学神经科学与社会项目的联合创始人。 “这种技术是否能够在所有情况下揭示关于记忆的真相,我认为这不太可能。实际上,我们的新数据展示了该技术失败的一个实例。

  深入了解该问题将很困难。有几个因素会影响记忆的所有阶段,例如年龄,个人动机,编码和解码之间的时间间隔,以及记忆是否因多次召回和编辑而随时间变化。

  特别是,科学家对压力在记忆中的作用知之甚少,特别是在回忆阶段,这在很大程度上是因为在所有关于记忆解码的研究中,对象都没有赌注。

  “在我们的研究和其他已发表的研究中,如果我们能够从他们的大脑模式解码他们的记忆状态,那么对受试者没有任何有意义的影响,”瓦格纳说。 “在许多现实世界的情况下,当他们的记忆被探测时,人们会感到压力。我们不知道的是,如果分类器算法是针对人们没有压力的数据进行训练,然后应用于一个受压迫的主题 - 谁是欺骗性的,或者过于努力做到真实 - 我们不会知道那些大脑模式会是什么样子,以及我们是否可以解读它们的记忆。“

  Uncapher和Wagner目前正在进行一些旨在剥离其中一些层的实验,以便更接近fMRI在各种应用中的真正潜力的基本事实。

  资料来源:斯坦福大学

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