多倫多大學透過腦電圖數據進行影像重建

【本刊訊】人們經由豐富的腦部活動來接收影像,多倫多大學士嘉堡分校(University of Toronto Scarborough)的神經科學家,日前透過腦電圖(electroencephalography, EEG)蒐集腦部資訊,研究出影像重建的技術。此新興技術主要是由尼斯特實驗室(Adrian Nestor´s lab)的博士後研究員內姆羅達夫(Dan Nemrodov)所研發,以受試者腦電圖數據為基礎,進行更進一步的影像重建。

內姆羅達夫表示,當人們看到一個物品時,其腦部便會產生對該物的心智印象(mental impression),進而成為心智知覺(mental percept),而此次所研發的技術能將腦電圖資訊直接轉換,使人們更了解過程裡腦部所發生的事。

研究一開始,連接腦電圖裝置的受試者會看到一些展示圖片,其腦部活動被記錄下來,並透過機械學習演算法被數位化重製成影像。在以視覺刺激為基礎的神經影像(neuroimaging)技術裡,影像重建的研究並非第一次,先前尼斯特(Adrian Nestor)就曾首創以功能性核磁共振(fMRI)數據成功重建面部圖像,然而,就腦電圖來說,這可是相當新鮮的領域。

功能性核磁共振透過偵查血流變化來量測腦部活動,其時間單位為秒,且在特定的腦部區域內可捕捉事件發生的細節;然而腦電圖具備更優良的時間分辨率(temporal resolution),這意味著它可以量測到知覺在幾毫秒內的細節與發展,研究顯示腦部形塑面部圖像的過程僅耗費170毫秒(即0.17 秒)。腦電圖的好處在於可取得性高、較為普遍且相對便宜,這也是為什麼腦電圖有著fMRI 所沒有的潛力與優勢。

接下來,尼斯特實驗室將進行下一階段的實驗,以了解腦電圖影像重建的應用範圍能否從人臉拓展到其他物件,並研究如何運用記憶完成腦電圖數據下的圖像重建。尼斯特指出,該項研究不僅能協助口語表達不能的個案進行溝通,其更提供具神經基礎的知覺影像內容,包含個案當下看到的、所記得的事物,或渴望表達的內容等。

換句話說,該技術重建的內容是關於個體的視覺經驗,這使得腦部活動相關研究有了更多可能性,並提供個體在知覺、記憶與成像方面的探索機會。此外,這項新興技術也適用於法律層面,目前僅以目擊證人的口述內容以及側寫蒐集證據,然若該技術經過優化後,將有助於蒐集更精確的嫌犯相關資訊。

新聞來源:Don Campbell, Mind-reading algorithm uses EEG data to reconstruct images based on what we perceive, University of Toronto, 2018/2/22.

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