Basandosi sulle conoscenze accumulate negli anni riguardo al modo in cui il cervello elabora le informazioni visive i ricercatori dell'Università di Berkeley sono riusciti a sviluppare un algoritmo che analizza i dati sull'attività cerebrale ottenuti con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per ricostruire ciò che un soggetto sottoposto a scansione è intento a guardare.
Già negli anni passati si era riusciti a ricostruire "immagini mentali" statiche a partire dalla conoscenza dell'attività cerebrale di soggetti umani sottoposti a risonanza magnetica funzionale. Tuttavia questa è la prima volta che si riescono a ricostruire al computer immagini in movimento percepite da una persona intenta a guardare un video.
La risonanza magnetica funzionale è un particolare metodo di immaging cerebrale, usatissimo nella ricerca neuroscientifica, che si basa sui principi della risonanza magnetica e permette di determinare l’attività neurale misurando il flusso di sangue e i livelli di ossigenazione nel cervello.
L'esperimento si è svolto in questo modo:
I ricercatori guidati da Shinji Nishimoto si sono sottoposti alla risonanza magnetica funzionale durante la visione di diverse ore di trailer e spezzoni di film, registrando le immagini generate dalla risonanza magnetica per ciascun fotogramma visualizzato. A questo punto Nishimoto e colleghi hanno cercato di ricostruire l’attività neurale associata alle immagini generate dalla fMRI per costruendo un modello matematico che metta in relazione il flusso di sangue che si osserva con la fMRI (e l’attività neuronale associata) con le immagini mostrate.
In altre parole grazie a questo modello gli scienziati sono stati in grado di tradurre le immagini sullo schermo (forme e movimenti) nel "linguaggio" del nostro cervello (attività neurale).
Fatto questo i neuroscienziati hanno selezionato su YouTube 18 milioni di secondi di sequenze video, ognuna delle quali è stata associata allo stato di attivazione cerebrale predetto dal modello.
Per usare nuovamente la metafora di prima è come se i ricercatori avessero creato una sorta di "dizionario" del linguaggio del cervello nel quale ad ogni particolare schema di attivazione cerebrale corrisponde un fotogramma.
A questo punto, per testare il modello, i soggetti sperimentali sono stati soggetti ad una nuova scansione mentre guardavano dei nuovi video. Partendo dalla "libreria" ottenuta nella precedente fase del loro lavoro, e selezionato le scene correlate ad attività cerebrali più simili a quelle osservate sperimentalmente, il gruppo è riuscito ad ottenere il risultato mostrato nel video più sotto.
Nonostante i risultati siano già notevoli questa tecnica di "lettura della mente" ha ancora alcuni limiti. Lo studio infatti si è concentrato solamente sulla corteccia visuale primaria, e non su tutte le aree coinvolte nell'elaborazione delle immagini. Inoltre l’algoritmo era realizzato su misura per ciascun individuo preso in esame.
La forte sfocatura delle immagini prodotte potrebbe essere migliorata in futuro realizzando un modello più dettagliato e/o aumentando il campionamento di immagini usate per costruire la "libreria" che correla immagini e attività neurale (per restare nella metafora, aumentando le "voci" del dizionario).
Le possibili applicazioni future di questa tecnica sono innumerevoli e vanno dall'utilizo nel campo delle interfacce cervello-macchina(BMI) alla possibilità di sviluppare migliori sistemi di visione artificiale per i robot.
Secondo uno dei partecipanti allo studio “Questo è un enorme passo avanti nel ricostruire il mondo di immagini interiori di ognuno di noi”, grazie alla tecnica sviluppata infatti, in futuro potrebbe essere possibile "vedere" letteralmente gli stati emotivi, le intenzioni o persino i sogni di persone soggette a scansione cerebrale.
Chissà cosa avrebbe detto Freud se avesse potuto vedere tutto questo!
Ecco il video realizzato dai ricercatori...(a sinistra ci sono le immagini mostrate a destra quelle ricostruite)
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