脑信号解码以确定一个人看到的内容

有些人被困在自己的思想中，能够思考和感受，但无法表达自己，因为脑损伤或疾病已经破坏了与外界的沟通线。

作为帮助人们在这种情况下沟通的一步，华盛顿大学医学院的科学家们已经证明他们可以使用光来检测某人头脑里面发生的事情。研究人员使用从头部外侧的LED光向内射击，以检测区域的活动脑负责视觉处理，然后解码大脑信号，以确定这个人看到了什么。实现这一壮举需要开发神经成像工具和分析技术，使该领域向解决更复杂的解码语言问题又迈进了一步。

该研究，在线在线提供neuroimage.展示了高密度漫射光学断层扫描（HD-DOT）-A非侵入性，可穿戴的轻基的脑成像技术 - 敏感和精确，足以在诸如增强通信的应用中可能有用，这些通信不太适合其他成像方法。

“MRI可以用来解码，但它需要一个扫描仪，你不能指望每次想要沟通时都能在扫描仪中撒谎，”谢尔伍德摩尔放射学教授放射学教授的高级作者Joseph P. Culver说华盛顿大学的Mallinckrodt放射学院。“通过这种光学方法，用户将能够坐在椅子上，戴上帽子并潜在地使用这项技术与人沟通。我们还没有那么在那里，但我们正在进行进步。我们已经取得了进展。我们已经取得了进展在本文中，使用光学断层扫描，我们可以用高于90％的准确性解码一些大脑信号，这是非常有前途的。“

当神经元活动在大脑的任何区域增加时，含氧血液冲入燃料的活动。HD-DOT使用光来检测血液的冲击。参与者戴上有数十个纤维的盖子，将光线从微小的LED转移到头部。在光线通过头部传输之后，由于血流的变化，探测器捕获脑组织颜​​色的动态变化。

Culver，第一个作者和研究生Kalyan Treadathy，以及他的同事们旨在评估HD-Dot的潜力进行解码脑信号。他们从视觉系统开始，因为它是最好了解的大脑功能之一。很久以前，神经科学家通过在屏幕上显示参与者闪烁的棋盘模式并在响应每个模式的大脑中识别出现为voxels的3-D单位，通过显示大脑的视觉部分的详细地图。解码是扭转过程的尝试：检测活性体素，然后延长哪种棋盘模式触发大脑活动的模式。

卡尔弗说:“我们知道参与者看到了什么，所以我们可以验证我们的解码是否符合现实。”卡尔弗还是麦凯维工程学院电气和系统工程以及生物医学工程的物理学教授。“通过一些经过充分验证的东西，我们可以优化实验设计，加大解码统计的力度，获得非常高的性能。”

研究人员开始简单。他们招募了五个参与者的五个，其中五个分钟的运行，其中参与者在视野的左侧或右侧显示了几秒钟的棋盘图案，散布在没有图像的中断显示。

以一次运行为模板，研究人员分析了另一次运行的数据，以确定棋盘何时在屏幕的哪一边。他们使用不同的运行作为模板和测试重复这个分析，直到他们分析了所有可能的配对。

研究人员能够识别棋盘的正确位置——左、右或根本不可见——准确率为75%至98%。当同一个人被用于模板运行和测试运行时，解码更成功，一个人的模式可以用来解码另一个人的大脑活动。

然后，研究人员使问题变得更加复杂。他们展示了参与者一个棋盘楔子，旋转在10度秒。三个参与者在两个单独的日子里坐了六个七分钟。使用相同的模板和测试运行策略，研究人员能够在26度内确定楔子的位置。

结果是促进促进沟通的最终目标的第一步，因为他们因为脑瘫研究人员说，中风或其他导致锁定综合征的其他条件。

“这听起来像是一个巨大的跳跃，从棋盘到弄清楚有人在国内言论中的哪些词语，”卡尔弗说。“但很多原则都是一样的。目标是帮助人们沟通，以及我们所学到的内容解码这些视觉刺激是朝向这种目标的实体步骤。“

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