Vedere i propri pensieri come un film

Lentamente ma inesorabilmente il progresso scientifico e tecnologico si avvicina sempre di più alle ipotesi della fantascienza. Quello che prima poteva essere solo il racconto visionario di uno scrittore ora potrebbe essere realtà. Non c'è dubbio che molte delle sorprese maggiori arrivano dalle neuroscienze, e questa è una di quelle.Un gruppo di scienziati [Nishimoto et al. 2011] è riuscito a riprodurre l'attività cerebrale e a osservarla come se si trattasse di un film.Ecco il video. A sinistra il filmato osservato dai tre soggetti e a destra la ricostruzione dell'attività cerebrale associata a quella visione.

Vedere i propri sogni, osservare i propri pensieri: a chi non piacerebbe?I risultati, chiaramente, sono ancora interlocutori, la qualità è bassa, ma la prospettiva è estremamente interessante. Il team ha utilizzato la fMRI, la Risonanza Magnetica funzionale, e all'interno di questa  apparecchiatura  i soggetti venivano posti per alcune ore a osservare una serie di filmati. La fMRI rileva la variazione del  flusso sanguigno, che si manifesta in seguito all'utilizzo di un'area cerebrale, e il segnale utilizzato è il BOLD (blood oxigen level-dependent). Sotto osservazione era l'area visiva (area occipitotemporale) che interviene nel processare la visione. Un programma ha poi diviso il cervello in piccoli cubetti tridimensionali, i voxel, l'analogo tridimensionale dei pixel.

“We built a model for each voxel that describes how shape and motion information in the movie is mapped into brain activity,”

"Abbiamo costruito un modello per ogni voxel che descrive come la forma e l'informazione del  movimento nel film sono mappate nell'attività cerebrale",

afferma  Shinji Nishimoto, uno dei ricercatori. La registrazione dell'attività cerebrale durante la visione dei filmati  è stata inserita in un computer che ha associato questa attività cerebrale con i filmati o meglio, con gli schemi visivi presenti in ogni filmato (forma, movimento, ecc.).In seguito, la registrazione dell'attività cerebrale di una seconda serie di visioni è stata inserita in un computer e usata per testare l'algoritmo (decoder). Nel computer sono stati inseriti anche 18 milioni di secondi di filmati casuali presi da Youtube e il programma doveva prevedere quale attività cerebrale ogni filmato avrebbe evocato.Il programma poi ha scelto una serie di filmati che assomigliavano a quelli osservati realmente dai soggetti, sulla base della loro maggior somiglianza all'attività cerebrale evocata.Ed ecco il risultato.In altro a sinistra il filmato campione che i soggetti hanno visto. Sotto, le ricostruzioni del decoder delle attività cerebrali dei tre soggetti e, a fianco di ogni ricostruzione, in ordine decrescente verso destra, quei filmati dei 18 milioni di secondi di video che attivavano, secondo il decoder, più o meno le stesse aree cerebrali del filmato campione.Il problema della bassa risoluzione temporale della fMRI rispetto ai segnali neurali, per esempio di immagini in movimento, è stato risolto separandone la modellizzazione.Il tentativo di visualizzare l'attività cerebrale, in forma di immagini statiche, era stato tentato sempre dallo stesso Gallant [Kay and Gallant 2009], con la registrazione dell'attività cerebrale dopo osservazione di immagini in bianco e nero, che era usata poi per predire quale immagine i soggetti stavano vedendo. L'utilizzo delle immagini statiche serviva a evitare i problemi legati alla bassa risoluzione temporale della fMRI risolta, come detto, usando una descrizione separata di variazione del flusso ematico e attivazione cerebrale.

Lo scopo dei ricercatori in questo studio era quello di ricostruire l'attività cerebrale connessa alla visione, in modo tale da essere in grado di trasformarla in un filmato, che tutti possono vedere. Hanno dimostrato di riuscire a sopperire alla bassa risoluzione temporale della fMRI e sono stati in grado di costruire un decoder capace di associare immagini a una serie di registrazioni dell'attività cerebrale. Certo, il risultato è ancora approssimativo, ma apre la strada a una serie di interessanti ricadute in ambito terapeutico, ma non solo. Chi di voi non sarebbe stuzzicato dall'idea di vedere un film di cui essere insieme attore e regista, creato solo con l'ausilio del vostro cervello?

..............................................
Nishimoto, Shinji; Vu, An.T.; Naselaris, Thomas; Benjamini, Yuval; Yu, Bin; Gallant, Jack L., Reconstructing Visual Experiences from Brain Activity Evoked by Natural Movies Current biology : CB doi:10.1016/j.cub.2011.08.031

Gallant lab Berkeley
[1] Newscenter Berkeley
 Kay, K.N., and Gallant, J.L. (2009). I can see what you see. Nat. Neurosci.