Οι ερευνητές υπέβαλαν εθελοντές σε ηλεκτροεγκεφαλογράφημα προκειμένου να καταγράψουν την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου τους ενόσω εκείνοι έβλεπαν εικόνες με διαφορετικά πρόσωπα. Στο πλαίσιο του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος τοποθετούνται ηλεκτρόδια στο κρανίο τα οποία και λαμβάνουν τα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτές τις πληροφορίες για την ψηφιακή αναδημιουργία της εικόνας με τη βοήθεια ενός ειδικά σχεδιασμένου λογισμικού.
Τα νευρωνικά δίκτυα
Το επίτευγμα βασίζεται σε νευρωνικά δίκτυα, υπολογιστικά συστήματα τα οποία προσομοιώνουν τον τρόπο με τον οποίον λειτουργεί ο εγκέφαλός μας προκειμένου να μάθει διαφορετικά πράγματα. Τα δίκτυα αυτά μπορούν να εκπαιδευθούν στην αναγνώριση μοτίβων πληροφοριών – συμπεριλαμβανομένων του λόγου, κειμένων ή οπτικών εικόνων – και αποτελούν τη βάση πολλών εξελίξεων στην τεχνητή νοημοσύνη τα τελευταία χρόνια.
Το σύστημα τεχνητής νοημοσύνης των ερευνητών από τον Καναδά εκπαιδεύθηκε αρχικώς στην αναγνώριση μοτίβων από εικόνες προσώπων μελετώντας μια τεράστια βάση με τέτοιες εικόνες. Μόλις ήταν σε θέση να αναγνωρίζει τα χαρακτηριστικά που συνθέτουν ένα ανθρώπινο πρόσωπο, εκπαιδεύθηκε στη σύνδεση των χαρακτηριστικών αυτών με συγκεκριμένα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας που καταγράφονται στο ηλεκτροεγκεφαλογράφημα.
Έτσι μπόρεσε τελικώς να αναπαραγάγει τα πρόσωπα που έβλεπαν οι εθελοντές λαμβάνοντας τις πληροφορίες από το εγκεφαλογράφημα του καθενός εξ αυτών. Το αποτέλεσμα ήταν μια άκρως ακριβής αναπαραγωγή των προσώπων.
«Ανακατασκευή» της οπτικής εμπειρίας
Σχολιάζοντας τα ευρήματα ο καθηγητής Έιντριαν Νέστορ, επικεφαλής της νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση «eNeuro» ανέφερε ότι «το εκπληκτικό είναι ότι δεν αναπαράγουμε με βάση το σύστημα που αναπτύξαμε τετράγωνα και τρίγωνα αλλά πραγματικές εικόνες του προσώπου ενός ατόμου και αυτό απαιτεί πολλές οπτικές λεπτομέρειες. Το γεγονός ότι «ανακατασκευάζουμε» την οπτική εμπειρία κάποιου με βάση την εγκεφαλική του δραστηριότητα ανοίγει πολλούς δρόμους».
Σημειώνεται ότι ο καθηγητής Νέστορ είχε καταφέρει στο παρελθόν να αναπαραγάγει εικόνες προσώπων με βάση δεδομένα της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) – πρόκειται για απεικονιστική εξέταση που βασίζεται στην καταγραφή της αιματικής ροής στον εγκέφαλο η οποία αντικατοπτρίζει και τη νευρωνική δραστηριότητά του. Είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιείται ως βάση παροχής των δεδομένων το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα που αποτελεί μια εξέταση πολύ πιο συχνή,εύκολη και με χαμηλό κόστος. Παράλληλα το ηλεκτροεγκεφαλογράημα έχει καλύτερη ανάλυση σε μάκρος χρόνου, δηλαδή μπορεί να μετρήσει με λεπτομέρεια πώς αναπτύσσεται μια νοητική αναπαράσταση σε επίπεδο χιλιοστού του δευτερολέπτου.
«Σύλληψη» με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου
Με βάση τη μελέτη τους οι ερευνητές εκτιμούν ότι ο εγκέφαλός μας χρειάζεται περί τα 170 χιλιοστά του δευτερολέπτου (0,17 δευτερόλεπτα) για να σχηματίσει μια καλή αναπαράσταση ενός προσώπου που βλέπουμε.
Όπως εξήγησε ο μεταδιδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του καθηγητή Νέστορ Νταν Νεμρόντοφ ο οποίος συμμετείχε στη μελέτη «όταν κοιτάζουμε κάτι, ο εγκέφαλός μας δημιουργεί μια νοητική αναπαράσταση αυτού του κοιτάζουμε. Εμείς καταφέραμε να συλλάβουμε αυτή τη νοητική εντύπωση με χρήση του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος».
Σύμφωνα με τους ειδικούς του Πανεπιστημίου του Τορόντο το νέο επίτευγμα μπορεί να βοηθήσει σημαντικά άτομα που δεν είναι σε θέση να μιλήσουν στο να επικοινωνήσουν με το περιβάλλον τους ενώ μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμο και στο πεδίο των προσθετικών άκρων που ελέγχονται με τη σκέψη.
