La nuova tecnica crea immagini dall'attività cerebrale delle percezioni
I neuroscienziati dell'Università di Toronto Scarborough hanno sviluppato una tecnica di imaging in grado di ricostruire le immagini di ciò che le persone percepiscono in base alla loro attività cerebrale raccolte dall'EEG.
In particolare, il nuovo metodo è in grado di ricostruire digitalmente le immagini viste dai soggetti del test sulla base dei dati dell'elettroencefalografia (EEG).
“Quando vediamo qualcosa, il nostro cervello crea una percezione mentale, che è essenzialmente un'impressione mentale di quella cosa. Siamo stati in grado di catturare questa percezione utilizzando l'EEG per ottenere un'illustrazione diretta di ciò che sta accadendo nel cervello durante questo processo ", afferma Dan Nemrodov, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Adrian Nestor.
Per lo studio, ai soggetti del test collegati ad apparecchiature EEG sono state mostrate immagini di volti. La loro attività cerebrale è stata registrata e quindi utilizzata per ricreare digitalmente l'immagine nella mente del soggetto utilizzando una tecnica basata su algoritmi di apprendimento automatico.
Non è la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di ricostruire immagini basate su stimoli visivi utilizzando tecniche di neuroimaging poiché le indagini precedenti hanno ricostruito immagini facciali dalla risonanza magnetica funzionale (fMRI). Questa nuova ricerca, tuttavia, è la prima a utilizzare i dati EEG.
Mentre tecniche come la fMRI - che misura l'attività cerebrale rilevando i cambiamenti nel flusso sanguigno - possono afferrare dettagli più fini di ciò che sta accadendo in aree specifiche del cervello, l'EEG ha un maggiore potenziale pratico dato che è più comune, portatile e poco costoso al confronto.
L'EEG ha anche una maggiore risoluzione temporale, il che significa che può misurare con dettaglio come una percezione si sviluppa nel tempo fino a millisecondi, spiega Nemrodov.
“L'fMRI cattura l'attività su scala temporale di secondi, ma l'EEG cattura l'attività su scala di millisecondi. Quindi possiamo vedere con dettagli molto precisi come si sviluppa la percezione di un viso nel nostro cervello usando l'EEG ", dice. In effetti, i ricercatori sono stati in grado di stimare che il nostro cervello impiega circa 170 millisecondi (0,17 secondi) per formare una buona rappresentazione di un viso che vediamo.
Questo studio fornisce la conferma che l'EEG ha il potenziale per questo tipo di ricostruzione dell'immagine osserva Nemrodov, qualcosa che molti ricercatori dubitavano fosse possibile visti i suoi limiti apparenti. L'utilizzo dei dati EEG per la ricostruzione dell'immagine ha un grande potenziale teorico e pratico da un punto di vista neurotecnologico, soprattutto perché è relativamente poco costoso e portatile.
In termini di fasi successive, è attualmente in corso il lavoro per testare come la ricostruzione dell'immagine basata sui dati EEG potrebbe essere eseguita utilizzando la memoria e applicata a una gamma più ampia di oggetti oltre i volti. Ma alla fine potrebbe anche avere applicazioni cliniche ad ampio raggio.
“Potrebbe fornire un mezzo di comunicazione per le persone che non sono in grado di comunicare verbalmente. Non solo potrebbe produrre una ricostruzione su base neurale di ciò che una persona sta percependo, ma anche di ciò che ricorda e immagina, di ciò che vuole esprimere ", afferma il professor Adrian Nestor.
"Potrebbe anche avere usi forensi per le forze dell'ordine nella raccolta di informazioni di testimoni oculari su potenziali sospettati piuttosto che fare affidamento su descrizioni verbali fornite a un disegnatore."
La ricerca, che sarà pubblicata sulla rivista eNeuro, è stato finanziato dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) e da un Connaught New Researcher Award.
"La cosa veramente entusiasmante è che non stiamo ricostruendo quadrati e triangoli, ma immagini reali del viso di una persona, e ciò comporta molti dettagli visivi a grana fine", aggiunge Nestor.
“Il fatto che possiamo ricostruire ciò che qualcuno sperimenta visivamente in base alla sua attività cerebrale apre molte possibilità. Svela il contenuto soggettivo della nostra mente e fornisce un modo per accedere, esplorare e condividere il contenuto della nostra percezione, memoria e immaginazione ".
Fonte: Università di Toronto
