中科院:心理所實現從腦活動中解碼真實答案
中央政府門戶網站 www.gov.cn 2014-05-29 16:06 來源: 中科院網站
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電影《盜夢空間》所描述的讀取和改變人的想法的故事不僅僅是個科學幻想。神經影像技術和數據科學的結合正在逐步將這個幻想變為現實。中國科學院心理研究所行為科學重點實驗室楊志副研究員的研究證明:人對簡單問題的真實答案可以從神經影像數據中讀取,並且與説謊意圖無關。 

  在這一研究中,研究者試圖回答兩個問題:(1)腦功能影像數據是否可用於可靠地解碼真實答案?(2)對真實答案的解碼在多大程度上受到説謊意圖的妨礙?研究者實施了兩個實驗。首先,研究者利用功能磁共振成像技術記錄了10名受試者在閱讀320個簡單問題(如:1分鐘等於100秒嗎?)時的腦活動。這些問題均為簡單常識,且答案只有“是”或“否”兩種選擇。在磁共振掃描前,受試者以答卷形式報告了他們認為正確的答案。在掃描過程中,受試者被隨機地要求對一部分問題説謊,即做出與他們認為的“正確答案”相反的回答。將模式分類算法應用於採集的腦活動數據,研究者評估了大腦中每個區域的活動對區分真實答案(“是”或“否”)的貢獻,從而初步確定了8個能以較高準確率區分“是”和“否”答案的腦區。它們是:左側海馬旁回、左側額中回、左側額下回、右側額下回、左側額內側回、左側緣上回、右側顳上回、及左側顳上回(具體位置見下圖)。

  在隨後的研究中,研究者利用超高場磁共振掃描儀(7T)獨立地檢驗了上述8個腦區對真實答案的解碼能力。研究者記錄了6名受試者在閱讀簡單問題時的腦活動。研究者通過不斷平均數據提升了數據的質量,觀測到解碼真實答案的準確率隨數據質量的增加而提升,並在左側額中回、左側緣上回及右側顳上回獲得了75%-93%的準確率(6名受試者之間有差異,見下圖)。以上證據説明上述腦區的活動確實攜帶了解碼真實答案所需的信息,並有望以很高的準確率從腦活動中解碼真實答案。

  為了檢驗對真實答案的解碼在多大程度上受到説謊意圖的妨礙,研究者只用受試者誠實回答的問題所引發的腦活動數據構建分類模型(仍然區分真實答案“是”或“否”),用於預測故意説謊時受試者的真實答案。結果表明,用誠實回答構建的分類模型仍可以較高準確率預測故意説謊時的真實答案,並且該準確率亦可通過改善數據質量而獲得提升,在左側額中回、左側緣上回、及右側顳上回最高達到65%-88%。

  這一研究證明真實答案可以通過腦活動解碼,並可能不受到説謊意圖的影響,因而驗證了在腦活動中讀取真實答案的理論可能性。更重要的是,本研究為基於功能磁共振影像的腦機接口奠定了基礎。值得注意的是,本研究只證明了腦活動中讀取真實答案的“理論可能性”,基於這一原理的現實應用尚有待研究。

責任編輯: 傅義洲
 
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