שימוש בבינה מלאכותית לשחזור גלי מוח אנושיים בזמן אמת

לאחרונה, צוות חוקרים יצרו רשת נוירונית שמסוגלת לשחזר גלי מוח אנושיים בזמן אמת. כפי שדווח על ידי Futurism, צוות המחקר, שכלל חוקרים מהמכון לפיזיקה וטכנולוגיה של מוסקבה (MIPT) וחברת Neurobotics, הצליחו לוויזואלייז גלי מוח של אדם על ידי תרגום הגלים עם רשת נוירונית של ראייה ממוחשבת, והצגתם כתמונות.

תוצאות המחקר פורסמו ב-bioRxiv, וסרטון הועלה לצד המאמר, שהראה כיצד הרשת שחזרה תמונות. צוות המחקר של MIPT מקווה שהמחקר יעזור להם ליצור מערכות שיקום לאחר שבץ מוחי שנשלטות על ידי גלי מוח. על מנת ליצור התקנים שיקומיים עבור קורבנות שבץ, נוירוביולוגים חייבים לחקור את התהליכים שהמוח משתמש בהם כדי לקודד מידע. חלק קריטי בהבנת תהליכים אלה הוא לחקור כיצד אנשים תופסים מידע וידאו. על פי ZME Science, השיטות הנוכחיות להוצאת תמונות מגלי מוח בדרך כלל מנתחות אותות המקור בנוירונים, באמצעות שימוש בשתלים, או מוציאות תמונות באמצעות MRI תפקודי.

צוות המחקר מ-Neurbiotics ו-MIPT השתמשו באלקטרואנצפלוגרפיה, או EEG, שרושמת גלי מוח שנאספו מאלקטרודות המותקנות על הקרקפת. במצבים כאלה, אנשים רבים לובשים התקנים שעוקבים אחר אותותיהם הנוירונים בזמן שהם צופים בווידאו או מסתכלים על תמונות. ניתוח פעילות המוח סיפק תכונות קלט שיכולות לשמש במערכת למידת מכונה. המערכת למידת המכונה הצליחה לשחזר את התמונות שאדם ראה, והציגה אותן על מסך בזמן אמת.

הניסוי חולק למספר חלקים. בשלב הראשון של הניסוי, החוקרים הראו לנבדקים קטעים בני 10 שניות של סרטוני יוטיוב למשך כ-20 דקות. היו חמש קטגוריות שונות שהווידאו חולקו אליהן: ספורט מוטורי, פנים אנושיות, צורות מופשטות, מפלים ומנגנונים נעים. קטגוריות אלה יכולות להכיל מגוון עצום של אובייקטים. למשל, קטגוריית הספורט המוטורי הכילה קטעים של רכבי שלג ואופנועים.

צוות המחקר ניתח את נתוני ה-EEG שנאספו בזמן שהנבדקים צפו בווידאו. ה-EEG הציגו דפוסים ספציפיים עבור כל אחד מהקטעים השונים, וזה אומר שהצוות יכול להבין בערך מה הנבדקים רואים בווידאו בזמן אמת.

בשלב השני של הניסוי, שלוש קטגוריות נבחרו באקראי. שתי רשתות נוירוניות נוצרו כדי לעבוד עם שתי הקטגוריות. הרשת הראשונה יצרה תמונות אקראיות ששייכות לאחת משלוש הקטגוריות, ויצרה אותן מרעש אקראי שטוהר לתמונה. בינתיים, הרשת השנייה יצרה רעש על בסיס סריקות ה-EEG. הנתונים בשתי הרשתות הושוו, והתמונות שנוצרו באופן אקראי עודכנו על בסיס נתוני הרעש של ה-EEG, עד שהתמונות שנוצרו הפכו דומות לתמונות שהנבדקים ראו.

לאחר שהמערכת תוכננה, החוקרים בדקו את יכולת התוכנה לוויזואלייז גלי מוח על ידי הראת סרטונים לנבדקים שטרם ראו מאותן קטגוריות. ה-EEG שנוצרו במהלך הסבב השני של הצפייה ניתנו לרשתות, והרשתות הצליחו ליצור תמונות שיכולות להיות משויכות לקטגוריה הנכונה 90% מהזמן.

החוקרים העירו כי תוצאות הניסוי היו מפתיעות, מכיוון שבמשך זמן רב היה מוסכם שאין מספיק מידע ב-EEG כדי לשחזר את התמונות שאנשים רואים. אולם, תוצאות צוות המחקר הוכיחו שזה בכלל אפשרי.

ולדימיר קונישב, ראש מעבדת Neurorobotics ב-MIPT, הסביר כי אף על פי שצוות המחקר כרגע מתמקד ביצירת טכנולוגיות עזר לנכים, הטכנולוגיה שהם עובדים עליה יכולה לשמש ליצירת התקנים לבקרת מוח לאוכלוסייה הכללית בשלב מסוים. קונישב הסביר ל-TechXplore:

“אנו עובדים על פרויקט הטכנולוגיות העזר של Neuronet של היוזמה הטכנולוגית הלאומית, שמתמקד בממשק מוח-מחשב שמאפשר לחולים לאחר שבץ לשלוט בזרוע אקסוסקלטון למטרות שיקום נוירולוגי, או לחולים משותקים לנהוג בכיסא גלגלים חשמלי, למשל. המטרה הסופית היא להגביר את דיוק הבקרה הנוירונית גם עבור אנשים בריאים.”