Сайт о роботах

Неврологи продемонстрировали обучение в стиле «Матрицы» » Роботы в медицине


До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга.
Навигация
Самые интересные статьи
Армия США заказала для солдат биологические маски
Армия США заказала для солдат биологические маски
Инженеры из Техасского университета совместно с американскими военными хирургами начали разрабатывать гибкую полимерную маску со встроенными электрическими,...

Обратите внимание Детский невролог в Хабаровске. Будьте в курсе событий.

Неврологи продемонстрировали обучение в стиле «Матрицы»

18.12.2011, 11:06
Источник: membrana.ru



Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) позволяет отслеживать рисунок активности нейронов в разных районах мозга благодаря измерению кровотока через эти участки. На снимке — аппарат, фиксирующий эту картину (кадр Boston University).

До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга.

Группа исследователей из Бостонского университета (BU) и лаборатории вычислительной неврологии в Киото (ATR CNL) решила выяснить, может ли быстро перестраиваться зрительная кора в мозге взрослого человека, чтобы участвовать в так называемом обучении восприятию (perceptual learning).

Последнее понятие относится и к зрению, и слуху, вкусу и обонянию, осязанию… Человек после ряда тренировок быстрее и точнее распознаёт заданный стимул в потоке других. Это может быть (в самом примитивном случае) вертикальная черта на фоне горизонтальных, или красный круг в череде синих. Или японская речь на фоне английской. Аналогично работает обучение чтению, когда человек начинает узнавать на письме буквы и целые слова.



Мгновенное распознавание образов в ряду похожих во многом определяется неосознанной реакцией зрительной коры. Теперь экспериментаторы показали, как её можно настраивать (иллюстрация Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation).

При обучении нейронные связи в коре перестраиваются под нужную задачу. Идёт такая перестройка медленно. Учёные же доказали, что современные технологии способны ускорить процесс.

«Предыдущие исследования подтвердили корреляцию между повышением производительности в визуальных задачах и изменениями в первичной зрительной коре, в то время как другие исследователи нашли такие корреляции в высшей зрительной коре и областях, отвечающих за решения, — говорит один из авторов эксперимента Такео Ватанабе (Takeo Watanabe). — Однако ни одно из этих исследований не рассматривало напрямую вопрос о том, достаточно ли гибка первичная зрительная область, чтобы обучаться визуальному восприятию».

Авторы работы применили декодированную обратную нейросвязь (Decoded Neurofeedback — DecNef), работающую в реальном времени.



Схема DecNef (иллюстрация Boston University).

Принцип DecNef заключается в изменении активности мозга обучаемого таким образом, чтобы картина отклика нейронов соответствовала ранее полученному шаблону, взятому у человека, уже обладающего неким навыком.

В теории это может быть хоть игра на фортепиано. Но до такого сложного случая экспериментаторы не дошли. Они проверили идею на простом тесте.



В тестах приняли участие 11 мужчин и 5 женщин в возрасте от 20 до 38 лет (кадр Boston University).

Испытуемый находился в томографе, который непрерывно снимал картину активности клеток в зрительной коре. В это время человеку показывали серию картинок — круг с наклонными серыми полосками, ориентированными в том или ином направлении. Задача заключалась в быстром узнавании ориентации полос (что можно было определить по отклику мозга).

Сходным образом, кстати, действовали учёные, извлекавшие из голов испытуемых видеоролики. Те исследователи тоже в качестве первого шага собирали библиотеку соответствий визуальных стимулов и картины активности клеток в зрительной коре.



Сначала учёные просто находят соответствие стимула и картины активности мозга… (иллюстрация Boston University).

Обратная связь была устроена так: картину активности клеток компьютер сравнивал с шаблоном и вычислял степень подобия. Чем она была выше, тем больший стимул выдавался испытуемому. Человеку демонстрировали зелёный круг тем большего диаметра, чем сильнее активность клеток совпадала с шаблонной, объясняет Gizmag.



…потом устраивают обратную связь между мозгом и техникой, регистрирующей его активность. Зрительные стимулы меняют её непрерывно (иллюстрация Boston University).

Оказалось, что после нескольких сеансов такого обучения распознавание кружков и полосок улучшилось и оставалось таким некоторое время.

При этом выяснилось, что подход работает, даже если испытуемые ничего не знают о поставленной задаче. Данные томографа до и после сеансов тренировки с обратной связью демонстрируют улучшение восприятия определённой фигуры, той, под которую был рассчитан «мозговой шаблон» для сравнения.



Результат – улучшение восприятия целевой фигуры (иллюстрация Boston University).

Авторы технологии DecNef полагают, что она пригодится сразу в нескольких областях. Она могла бы помочь нейрофизиологам изучать работу мозга. Медики могли бы с такой методикой лечить некоторые психические расстройства, восстанавливать моторные функции пациентов или устранять хронические боли.

Также подсознательную тренировку мозга с обратной связью можно было бы попробовать применить в деле обучения специалистов специфическим навыкам (реакциям). Тут учёные сравнивают достижение с обучением под гипнозом или во сне.

Правда, японцы честно предупреждают, что проверили действенность метода только на одном специфическом виде обучения. И пока не ясно, сработает ли он в других его видах.

(Подробности эксперимента – статье в Science.)


Создан гидрогель для выращивания кожи на месте ожога

Создан гидрогель для выращивания кожи на месте ожога
  • Сравнительно простой материал оказался эффективен при лечении ожогов третьей степени. При этом новинка стимулирует рост на месте повреждённого ...
  • НАЗАД
    Тренировочный робот для стоматологов - Simroid

    Тренировочный робот для стоматологов - Simroid
  • Машина произведена компанией Kokoro, ответственной также за человекоподобных роботов серии Actroid. Большинство тренировочных стоматологических кукол ...
  • ВПЕРЁД