Berkeleyn yliopiston neurotutkimusinstituutin toiminnallinen magneettikuvauslaite.
Berkeleyn yliopiston neurotutkimusinstituutin toiminnallinen magneettikuvauslaite.

Yhdysvaltalaistutkijat pystyivät jäljittämään aivokuvannuksella, minkä elokuvan koehenkilö oli katsellut – ja luomaan siitä videon. 

Mitä jos voisi katsella YouTubesta omia uniaan? Yhdysvaltalaistutkijoiden mukaan tämä scifiltä kuulostava idea ei ole ollenkaan mahdotonta.

Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat onnistuivat toiminnallisen aivokuvannuksen (fMRI) ja tietokoneohjelman avulla toistamaan, mitä ihminen oli aiemmin nähnyt – testitapauksessa Hollywood-elokuvan trailereita.

Aiemmin neurotutkija Jack Gallant kollegoineen taltioi koehenkilöiden näköaivokuoren toimintaa, kun nämä katselivat mustavalkoisia valokuvia. Tämän jälkeen he kehittivät tietokonemallin, joka pystyi ennustamaan hätkähdyttävällä tarkkuudella, mitä kuvaa koehenkilö katsoi.

Nyt ryhmä on edennyt aivosignaalien purkamisessa liikkuviin kuviin. Tietokoneohjelman rakentamista varten kolme koehenkilöä lojui magneettikuvausputkessa tuntitolkulla katsellen Hollywood-elokuvien trailereita. Samalla laite rekisteröi veren virtausta näköaivokuorella, ja tietokone jakoi aivodatan kolmiulotteiseksi pikseleiksi, "vokseleiksi".

"Jokaisesta muotoa ja liikettä kuvaavasta aivovokselista tehtiin oma malli", tutkijaryhmään kuuluva ja yhtenä koehenkilönä toiminut Shinji Nishimoto sanoo.

Tietokone opetettiin yhdistämään elokuvan osiot sekunti sekunnilta sitä vastaavaan aivotoimintaan.

Elokuvien ennallistamisalgoritmia testattiin siten, että ohjelmaan syötettiin 18 miljoonaa sekuntia satunnaisia YouTube-videoita ja käskettiin ennustaa reaktio, jonka ne herättäisivät kunkin koehenkilön aivoissa.

Ne sata pätkää, jotka tietokone päätteli eniten samankaltaisiksi sen elokuvan osioiden kanssa, jonka koehenkilö oli nähnyt, yhdistettiin yhtäjaksoiseksi videoksi. Näin saatiin sumea, mutta jotakuinkin tunnistettava toiste alkuperäisestä trailerista.

Elokuvien ennallistaminen aivokuvannuksella on haastavaa, koska fMRI:n luotaamat muutokset veren virtauksessa ovat huomattavasti hitaampia kuin dynaamista visuaalista informaatiota koodaavien neuronien signaalit.

"Ratkoimme ongelman kaksitasoisella mallilla, joka ruotii neuronien toimintaa ja verenvirtausta erikseen", Nishimoto sanoo.

"Tämä on merkittävä loikka päänsisäisen kuvastomme todentamiseen", Gallant kehuu. Sovellutukset saattaisivat auttaa ymmärtämään, mitä esimerkiksi koomapotilaiden mielessä liikkuu. Menetelmä saattaa myös poikia teknologiaa, jonka avulla muun muassa halvauspotilaat voisivat ohjata tietokoneita mielensä voimalla.

Toistaiseksi teknologia pystyy ennallistamaan vain elokuvanpätkiä, joita ihminen on katsellut. Tutkijoiden mukaan läpimurto kuitenkin lupailee, että joskus kyetään toistamaan päämme sisällä esitettäviä "elokuvia" kuten unia ja muistoja.

Ajatusten ja aikeiden lukemisesta sen sijaan ollaan vuosikymmenten päässä, tutkijat huomauttavat.

Tutkimuksen julkaisi Current Biology.

Kasvontunnistusohjelma erottaa eri-ikäisenä otetuista kuvista saman lapsen.

Lasten katoamiset ja kaappaukset ovat maailmalla yleisempi ongelma kuin Suomessa. Moni vanhempi kantaa mukanaan kadonneen valokuvaa.

Sitä voi käyttää todisteena. Mutta kun katoamisesta on aikaa, valokuvan arvo kadonneen etsinnässä hiipuu. Ihminen kun voi näyttää hyvin erilaiselta muutaman vuoden kuluttua.

Nyt kuvien vertailuun esimerkiksi poliisin avuksi on otettu avuksi tekoäly. Se voisi löytää kadonneen henkilön valokuvan avulla nopeammin kuin ihminen.

Poliisilla on jo käytössä eri ohjelmia, joilla he vertailevat valokuvia. Ne ovat kuitenkin parhaimmillaan, kun kadonnut on yli 20-vuotias.

Tietojenkäsittelytieteen tutkija Debayan Deb Michiganin osavaltion yliopistosta kehitti ryhmineen kasvoja tunnistavan laskentaohjelman. Algoritmi tunnistaa eri-ikäisistä kasvoista samoja piirteitä.

Deb kehitti ohjelmaa antamalla sille tuhat kuvaa 2–18-vuotiaista lapsista. Jokainen lapsi oli kuvattu ainakin neljä eri kertaa kuuden vuoden aikana.

Tekoäly löysi oikean lapsen kuvia vertailemalla 80 prosentissa tapauksista, kertoo arxivessa julkaistu tutkimus.

Jos kuvat oli otettu alle vuoden välein, tekoäly löysi saman henkilön kasvonpiirteet yli yhdeksässä tapauksessa kymmenestä. Tunnistus laski 73 prosenttiin, jos kuvien välillä oli kulunut yli kolme vuotta.

Ryhmä yrittää nyt kouluttaa tekoälyä löytämään lapsi kuvista, joiden välissä on kulunut usea vuosi, kertoo New Scientist.

Sähköinen stimulointi aktivoi aivot alttiiksi harjoitukselle.

Netistä saa korvakuulokkeita, jotka lupaavat lisää taitoa, voimaa ja kestävyyttä, kertoo Helsingin Sanomien juttu.

Kalifornialaisen yrityksen Halon kuulokkeiden sanka antaa aivokuorelle sähköistä stimulaatiota. Kun urheilusuoritusta tai musiikkikappaletta treenaa stimuloiduin aivoin, harjoituksen vaikutus tehostuu, yritys vakuuttaa.

Newsweek-lehden mukaan yhdysvaltalaiset urheilijat ovat toimineet koekäyttäjinä. Halon omassa tutkimuksessa stimulaatiota saaneiden urheilijoiden ponnistusvoima lisääntyi kuukauden harjoittelun aikana selvästi enemmän kuin lumekuulokkeita käyttäneellä ryhmällä.

Periaatteessa tällainen neurodoping voi toimia.

”Sille on neurofysiologista perustaa”, sanoo Turun yliopistollisen keskussairaalan ylilääkäri ja kliinisen neurofysiologian professori Satu Jääskeläinen.

Niin sanotulla transkraniaalisella tasavirtastimulaatiolla eli tDCS:llä voidaan nostaa aivokuoren aktiivisuustasoa eli valmiutta hermoimpulsseihin. Olemassa olevat hermoyhteydet tehostuvat. Samalla lisääntyy aivoalueen muovautuvuus eli kyky muodostaa uusia yhteyksiä.

Sähköistä stimulointia on kehitetty ennen kaikkea sairauksien hoitoon, mutta myös sen vaikutusta suorituskykyyn on tutkittu.

Tieteellisissä kokeissa se on parantanut terveiden koehenkilöiden reaktioaikoja, tehostanut motorista oppimista ja parantanut kognitiivista suorituskykyä.

Sillä on pystytty jopa parantamaan kestävyyttä. Uupumukseen asti ajetuissa pyöräilytesteissä stimulaatiota saaneet koehenkilöt pystyvät jatkamaan pidempään kuin verrokkiryhmä.

Se on lyhentänyt reaktioaikoja ja lisännyt reiden ojennusvoimaa. Sillä on pystytty hillitsemään käsien vapinaa, josta ampujat haluavat päästä eroon.

Stimuloidut koehenkilöt ovat omaksuneet taitoja nopeammin ja pystyneet toistamaan oppimaansa täsmällisemmin.

Kuitenkin Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksen Kihun johtaja Sami Kalaja kertoo HS:n jutussa, että nykynäytön perusteella huippu-urheilussa vaikutukset olisivat heikot tai jopa olemattomat.

Suurimpia vaikutuksia aivostimulaatiolla on saatu koehenkilöillä, joilla on aivojen toiminnassa jokin vajaus tai häiriö. Terveillä havaitut muutokset ovat pienempiä.

Kysely

Kokeilisitko neurodopingia?