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Colgate、ブレインマッピングを解明

February, 15, 2022, New York--Colgate University心理学、神経化学教授、Bruce C. Hansenは、ヒトの脳の複雑な内部構造の解明に駆り立てられている。それは、単なる科学的好奇心を超えるものである。

Hansenは、「それは、わたしに取り付いた厄介なことだが、わたしのインスピレーションを刺激する」と言う。

ヒトの脳は、恐らく、既知の宇宙の中で最も複雑な構造だ。脳には、ニューロンと言う1500億の神経細胞があり、これらは電気信号や化学信号を使って体中に、脳内に情報を伝達する。全ての思考、行動、感情、経験は、脳の超高度な作用の所産である。

Hansenは、われわれの環境における視覚情報をどのようにコーディングするかに注目している。ベイツ大学(Bates College)のMichelle R. Greene、コーネル大学(Cornell University)のDavid J. Fieldと共同で、ブレインマッピング技術を紹介している。これは、実世界環境の画像の神経コードが、1秒足らずで劇的な変革をどのように経験するかについて斬新で重要な洞察を提供する。プロジェクト、“Dynamic Electrode-to-Image (DETI) mapping reveals the human brain’s spatiotemporal code of visual information”(動的な電極-画像マッピングが、ヒトの脳の視覚情報の空間時間コードを解明)は、PLOS Computational Biology.に発表された。

論文は、DETIマッピングを「EEGの高い分解能を利用して、時間と共に変わる神経信号に関連する視覚的特徴のマップを作る「分析技術」として説明している。

Hansenによると、これは、画像が脳を通過して、神経コードがその画像に投影されるようなものである。DETIを利用して研究者は、神経信号を画像の各ピクセルにマッピングし、脳内で、視覚コードが何時、どこで、どのように変更されたかを明らかにする。

DETIマッピングは、脳内で多次元的に散在する孤立したニューロンの集結内で、一連の即興的変更を経験したことを示していた。このプロセスのムービーバージョンはカラーコードを利用して、様々なニューロンまとまりが実例シーンにどのように反応し、それを変換する。これは、芸術家の電光石火の筆さばきによって熱狂的に変更される抽象画に似ている。

「新しいシーンを見ると直ぐに脳は、約300msで、目に入るたくさんの光を意味のある内容に変換し、知的な行動を可能にする。しかし、シーンは心の単なる静的画像以上である。シーンの特定と定義に利用されるニューラルコードは、絶えず進化する膨大な多次元的ニューロンの集合である」(Hansen)。

各被験者に設置したEEGセンサネットは、128チャネルだった。研究チームは、いかなる所与の電極でも、ビジュアルコードが時間と共にどのように変化するかを観察することができた。DETIマップの各色は、画像の様々なタイプの特徴に反応する多様なニューロン群を表していた。

「これによりわれわれは、脳で起こっていることを視覚化するとともに、われわれが集積したデータを調べることで何が起こっているかを分析する方法を手に入れた。われわれのマッピング技術は、われわれの視覚的世界を高度な表出を探求し、改善するための将来の研究のための潜在的な方途を提供する重要な第一歩である」(Hansen)。

われわれの環境で何かを見る最初の300ms内のニューロンの素早い活動は、意識せずに起こる。われわれは、われわれが考えることを簡単なことだとと当然視している。われわれのほとんどにとって、われわれの環境における視覚的キューは、われわれが一つの場所から他の場所へ移行し、同時に動的環境をナビゲートできるようにしている。動的環境とは、脳が、われわれにとって非常に簡単に見えるようにしている何かである。脳は、単なるメンタル画像を作る以上のことをする。信じられないようなスピードと驚くべき効率で脳は、複雑で、インタラクティブな表象を作り出す。それが脳に、われわれの物理的、感情的目標と一致する仕方を知らせるのである。
(詳細は、https://www.colgate.edu)