Succede un crimine e c'è un testimone. Invece di un disegnatore che disegna un ritratto del sospetto sulla base di descrizioni verbali, la polizia aggancia il testimone all'attrezzatura dell'EEG. Al testimone viene chiesto di raffigurare l'autore e dai dati EEG appare un volto.
Mentre questo scenario esiste solo nel regno della fantascienza, una nuova ricerca dell'Università di Toronto Scarborough lo avvicina alla realtà. Gli scienziati hanno utilizzato i dati EEG ("onde cerebrali") per ricostruire immagini di volti mostrati ai soggetti. In altre parole, stanno usando l'EEG per attingere a ciò che un soggetto sta vedendo.
Sta leggendo la mente? Una specie di.
Quando vediamo qualcosa, il nostro cervello crea un'impressione mentale o una "percezione" della cosa. Nello studio, i ricercatori hanno collegato 13 soggetti alle apparecchiature EEG e hanno mostrato loro immagini di volti umani. I soggetti hanno visto una faccia felice e una faccia neutra per 70 individui diversi, per un totale di 140 immagini. I volti lampeggiavano ciascuno sullo schermo per una frazione di secondo. L'attività cerebrale registrata, sia i dati individuali sia i dati aggregati di tutte le materie, è stata quindi utilizzata per ricreare il viso utilizzando l'apprendimento automatico. Le immagini ricostruite sono state quindi confrontate con le immagini originali. I dati aggregati hanno prodotto risultati più accurati, ma anche i dati individuali erano più precisi della possibilità casuale.
Prima di questo, gli scienziati avevano ricostruito immagini usando i dati della risonanza magnetica funzionale (fMRI). Alcune di queste ricerche sono state condotte all'Università di Toronto Scarborough, nello stesso laboratorio. Altri lavori recenti hanno riguardato l'impianto di elettrodi nel cervello dei macachi per imparare come i neuroni hanno risposto quando le scimmie hanno guardato i volti, il che fornisce agli scienziati una migliore comprensione di come gli umani creano le immagini dei volti.
"Ciò che rende speciale questo studio è che la ricostruzione nell'uomo è stata ottenuta utilizzando uno strumento relativamente economico e comune come EEG", afferma Dan Nemrodov, postdottorato presso UT Scarborough che ha sviluppato la tecnica. La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista eNeuro .
(Sinistra) Facce mostrate ai soggetti, (Destra) Ricostruzioni facciali usando l'IA (Dan Nemrodov et al./University of Toronto Scarborough) L'ELETTROENCEFALOGRAMMA è in grado di catturare le percezioni visive mentre si stanno sviluppando, dice Nemrodov, mentre la fMRI cattura il tempo molto più male. I ricercatori sono stati in grado di utilizzare la tecnica EEG per stimare che il cervello impiega 170 millisecondi (0, 17 secondi) per rappresentare una faccia che vediamo. Il team spera che il loro metodo possa essere utilizzato insieme alle tecniche di risonanza magnetica per realizzare ricostruzioni ancora più accurate.
Nemrodov sottolinea che la tecnica nello studio ha utilizzato stimoli percepiti. In altre parole, stava ricostruendo ciò che i soggetti stavano vedendo, non quello che stavano pensando.
Ma il team sta ora studiando se le immagini possano essere ricostruite dalla memoria o dall'immaginazione.
“[Questo] aprirebbe numerose possibilità a partire dalla medicina legale, come la ricostruzione delle apparenze di persone viste dai testimoni in base al segnale del cervello, a tipi di comunicazione non verbale per le persone con capacità di comunicazione ridotta, all'integrazione di questi sistemi come parti di un'interfaccia cervello-computer per scopi professionali e di intrattenimento ", afferma Nemrodov.
Per le persone che non sanno parlare, la tecnica potrebbe potenzialmente consentire loro di esprimersi mostrando immagini di ciò che percepiscono, ricordano o immaginano. Le immagini sospette potrebbero teoricamente essere più accurate. La ricerca potrebbe anche potenzialmente comprendere come il cervello vede i volti che potrebbero aiutare le persone con prosopagnosia congenita, comunemente nota come cecità al viso. Le persone con questa condizione non sono in grado di riconoscere i volti, non importa quanto familiari.
Nonostante l'atmosfera fantascientifica della ricerca, Nemrodov afferma che non dovremmo preoccuparci degli usi sinistri e distopici.
"Ci sono poche ragioni per suggerire che saremo in grado di leggere le menti delle persone contro la loro volontà usando il nostro metodo", dice. "Al fine di produrre risultati accurati, facciamo affidamento sulla collaborazione dei partecipanti nel prestare attenzione agli stimoli presentati."
Ci sono problemi etici quando si tratta di usare scansioni del cervello per riprodurre immagini, afferma Jack Gallant, neuroscienziato cognitivo all'Università della California, Berkeley. Ma questi problemi non saranno rilevanti fino a quando le interfacce per la decodifica delle onde cerebrali non saranno molto più avanzate. Al fine di rendere la ricostruzione delle immagini uno strumento utile per quasi tutto, abbiamo bisogno di un dispositivo che sia portatile e in grado di misurare ad alta risoluzione, catturando sia le dimensioni spaziali che temporali.
"Non sappiamo quando sarà disponibile un dispositivo del genere", afferma Gallant. "Se sapessimo costruire quella cosa, la costruiremmo già."
