Dettagli della mappa Come il cervello organizza i dati visivi
La mappa, ottenuta attraverso modelli computazionali di dati di imaging cerebrale raccolti mentre i volontari guardavano ore di filmati, è ciò che i ricercatori chiamano "uno spazio semantico continuo".
Alcune relazioni tra le categorie hanno senso, con esseri umani e animali che condividono lo stesso "vicinato semantico", mentre altre sono meno ovvie, come corridoi e secchi, notano i ricercatori.
“I nostri metodi aprono una porta che porterà rapidamente a una comprensione più completa e dettagliata di come è organizzato il cervello. Già, il nostro visualizzatore di cervello online sembra fornire lo sguardo più dettagliato mai sulla funzione visiva e l'organizzazione di un singolo cervello umano ", ha detto Alexander Huth, uno studente di dottorato in neuroscienze presso l'Università di Berkeley e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Neurone.
Secondo il ricercatore, una comprensione più chiara di come il cervello organizza l'input visivo può aiutare nella diagnosi medica e nel trattamento dei disturbi cerebrali.
Questi risultati possono essere utilizzati anche per creare interfacce cervello-macchina, in particolare per i sistemi di riconoscimento facciale e altri sistemi di riconoscimento delle immagini, ha aggiunto. Tra le altre cose, potrebbero migliorare la capacità del sistema di self-checkout di un negozio di alimentari di riconoscere diversi tipi di merce.
"La nostra scoperta suggerisce che le scansioni cerebrali potrebbero presto essere utilizzate per etichettare un'immagine che qualcuno sta vedendo e potrebbe anche aiutare a insegnare ai computer come riconoscere meglio le immagini", ha detto Huth, che ha prodotto un video e un sito web interattivo per spiegare la scienza di cosa i ricercatori hanno scoperto.
È stato a lungo pensato che ogni categoria di oggetto o azione che gli umani vedono - persone, animali, veicoli, elettrodomestici e movimenti - sia rappresentata in una regione separata della corteccia visiva, ha osservato Huth. In questo ultimo studio, i ricercatori della UC Berkeley hanno scoperto che queste categorie sono effettivamente rappresentate in mappe sovrapposte altamente organizzate che coprono fino al 20% del cervello, comprese le cortecce somatosensoriali e frontali.
Gli scienziati hanno registrato l'attività cerebrale di cinque ricercatori tramite risonanza magnetica funzionale (fMRI) mentre ciascuno guardava due ore di filmati. Le scansioni cerebrali hanno misurato il flusso sanguigno in migliaia di punti del cervello.
I ricercatori hanno quindi utilizzato l'analisi della regressione lineare regolarizzata, che trova correlazioni nei dati, per costruire un modello che mostra come ciascuna delle circa 30.000 posizioni nella corteccia ha risposto a ciascuna delle 1.700 categorie di oggetti e azioni viste nei filmati. Successivamente, hanno utilizzato l'analisi delle componenti principali, un metodo statistico in grado di riassumere grandi set di dati, per trovare lo "spazio semantico" comune a tutti i soggetti dello studio.
I risultati sono presentati in mappe multicolori e multidimensionali che mostrano le oltre 1.700 categorie visive e le loro relazioni tra loro. Le categorie che attivano le stesse aree cerebrali hanno colori simili, hanno sottolineato i ricercatori. Ad esempio, gli esseri umani sono verdi, gli animali sono gialli, i veicoli sono rosa e viola e gli edifici sono blu.
"Usando lo spazio semantico come strumento di visualizzazione, abbiamo immediatamente visto che le categorie sono rappresentate in queste mappe incredibilmente intricate che coprono molto più del cervello di quanto ci aspettassimo", ha detto Huth.
Fonte: Università della California, Berkeley
