رسوخ در اعماق مغز با روشهای جدید تصویربرداری

روش تصویربرداری که برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرد FMRI یا تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (Functional magnetic Resonance Imaging) نام دارد. با FMRI دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی کنند که از میان هزاران تصویر، فرد در حال مشاهده کدام یک از آنهاست. این روش به کشف چگونگی تفسیر اطلاعات بینایی توسط مغز کمک می‌کند. این روش از تصویربرداری می‌تواند تغییرات متابولیکی کوچک که در قسمت فعالی از مغز رخ می‌دهد را اندازه‌گیری کند. از این روش برای بررسی آناتومی مغز تعیین دقیق این که کدام بخش‌های مغز مربوط به تکلم، تفکر، حرکت و احساس هستند (که به آن نقشه‌برداری مغزی گفته می‌شود)‌، تعیین اثرات سکته مغزی و آسیب‌های مغزی، نظارت بر رشد تومور سرطانی مغز و تعیین برنامه جراحی، پرتو درمانی یا دیگر روش‌های درمانی مغز نیز استفاده می‌شود. در واقعFMRI میزان خون‌رسانی به قسمت‌های مختلف مغز را شناسایی می‌کند و بدین وسیله می‌تواند به عنوان روش مناسبی برای ارزیابی غیرمستقیم فعالیت مغز به کار گرفته شود. تاکنون ازFMRI بیشتر در زمینه شناسایی نواحی مختلف مغز که در فعالیت‌های شناختی مانند خواندن یا به یاد آوردن چهره‌ها نقش داشتند، استفاده می‌شد، اما در مطالعات جدید از این روش برای تحلیل فرآیند پردازش اطلاعات عصبی استفاده می‌شود.

با استفاده از مدل‌های رایانه‌ای برای تحلیل انواع اطلاعات به دست آمده از فعالیت اعصاب، دانشمندان می‌توانند دریابند چگونه سیگنال‌های عصبی در قسمت‌های مختلف مغز پردازش می‌شوند و برای ساختن یک ادراک پیوسته با هم ترکیب می‌شوند. دانشمندان با استفاده از این روش نشان دادند می‌توان از روی تصاویر مغزی اطلاعات مربوط به بینایی را گردآوری کرد. به عنوان مثال می‌توان نشان داد آیا فرد مورد نظر در حال نگاه کردن به یک چهره است یا دارد به یک ساختمان نگاه می‌کند.

محققان ابتدا چگونگی پردازش تصاویر مختلف توسط مغز را ارزیابی کردند. آنها این کار را با کمک ضبط فعالیت قشر بینایی در حین نگاه کردن فرد به هزاران تصویر تصادفی انجام دادند. اعصاب یک نقطه از مغز به جنبه‌های خاص محیط بینایی مانند یک لکه، کنتراست بالای روشنایی و تاریکی پاسخ می‌دهند. بنابراین می‌توان گفت فعالیت‌های ضبط شده در هر یک از نواحی مغز نشان‌دهنده اطلاعات بینایی پردازش شده توسط سلول‌های عصبی همان ناحیه مغز است. دانشمندان این اطلاعات را با هم ترکیب کردند و مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند تا یک مدل رایانه‌ای برای پیش‌بینی‌ نوع فعالیت مغز به دنبال رویت هر یک از تصاویر بسازند.

هم‌اکنون دانشمندان قادرند تصاویر مختلف مشاهده شده توسط افراد را با تحلیل تغییرات جریان خون مغز بازسازی کنند. با استفاده ازFMRI محققان ابتدا هنگامی که فرد تصاویر مختلف را مشاهده می‌کرد، از تغییرات جریان خون قشر بینایی مغز نقشه‌برداری کردند. برای این کار به داوطلبان 400 تصویر تصادفی 10x10 پیکسل سیاه و سفید برای مدت 12 ثانیه نشان داده شد. در همین حین فعالیت مغزی این افراد توسطFMRI ارزیابی می‌شد. اطلاعات توسط یک رایانه پردازش می‌شد و رایانه آموخت که چگونه تغییرات مختلف در فعالیت مغز را با ساختار تصاویر مختلف همراه کند. پس از آن وقتی به داوطلبان تصاویر جدیدی از حروفN-E-U-R-O-N نشان داده شد، سیستم رایانه‌ای توانست تنها از روی بررسی فعالیت مغزی نشان دهد که افراد شرکت‌کننده در آزمون مشغول تماشای چه چیزی هستند. البته این سیستم در حال حاضر فقط قادر به تشخیص تصاویر سیاه و سفید است اما امید است در سال‌های آینده تشخیص تصاویر پیچیده رنگی نیز امکان‌پذیر شود.

در آزمایشی دیگر پژوهشگران از داوطلبان خواستند 2 عدد را که به طور تصادفی روی صفحه نمایش نشان داده می‌شود، با هم جمع یا از هم کم کنند. پیش از آن که اعداد به نمایش درآیند، از داوطلبانFMRI به عمل آمد. سپس پژوهشگران از یک نرم‌‌افزار برای تشخیص تفاوت در فعالیت مغز پیش و پس از آزمون استفاده کردند. دقت این نرم‌‌افزار در پیش‌بینی تصمیم فرد 70 درصد است. در این آزمون مشخص شد هنگامی که شخص تصمیم به جمع یا تفریق اعداد می‌گیرد، تغییراتی در فعالیت مغز در قسمت قشر قدامی پیشانی رخ می‌دهد.

یکی از کاربردهای مهم این روش در تشخیص دروغ گفتن است. به عنوان مثال می‌توان از طریق ارزیابی فعالیت مغز دریافت که آیا مظنون مورد نظر تصویر صحنه جرم را که ادعا کرده در آن نقطه نبوده، قبلا دیده است یا نه. همچنین از این روش می‌توان برای بازجویی از مجرمان برای آگاهی از اهداف آنها در آینده استفاده کرد و جلوی رخدادهای ناگوار را گرفت. برای بازسازی رویاهای انسان در هنگام خواب نیز می‌توان از این روش استفاده کرد. محققان ژاپنی فناوری تحلیل مغزی را طراحی کرده‌اند که قادر است تصاویر ذهنی فرد را بازسازی کند و روی صحنه نمایشگر نشان دهد. به نظر محققان در صورت تکمیل این فناوری قادر خواهیم بود هنگامی که فرد خواب است، رویاهای وی را تماشا کنیم. این روش در علم پزشکی نیز کاربرد ویژه‌ای خواهد داشت. از این فناوری می‌توان برای درمان بیماری‌های روان‌پزشکی که بیمار در آن دچار توهم می‌شود، استفاده کرد. در واقع این روش برای پزشکان، پنجره‌ای به درون افکار بیمار می‌گشاید.

در حال حاضر دانشمندان در تلاشند دایره فعالیت این فناوری را افزیش دهند و احتمالا در آینده قادر خواهیم بود احساسات و هیجانات پیچیده افراد را بخوانیم. چیزی که اهمیت دارد، این است که نباید فراموش شود افکار و احساسات هر شخص بخشی از زندگی خصوصی او را تشکیل می‌دهند و دیگران اجازه وارد شدن به زندگی خصوصی افراد را ندارند. بنابراین پیش از هرکاری باید از فرد رضایت گرفته شود تا به دنیای نهان وی وارد شویم.

منابع: technologyreview / dsc.discovery