人是怎样识别物体的?

人识别事物自然是要调动所具有的一切感知系统,比如视觉、听觉、嗅觉,味觉、触觉、体感等所有的感知系统进行探测,然后通过大脑分析判断整合得出一个具体的事物结论。对于所有感知都无法发现的,但通过分析判断存在的事物就会想办法制造相应的仪器进行探测验证以及一些物理化学等方法证实,但这些依然还是需要最后人本身的所有感知以及大脑判断确认。

怎么能读取人脑中存储的信息?

大脑,人体内最复杂、神秘的器官之一,其中储存着我们一生的记忆、才能和欲望。人类自古以来就对大脑充满了幻想,并积极探索其中的秘密。在人类一贯的认知中,大脑的能力是稳定并且安全的,没有什么东西可以读取自己大脑中保存的东西。而随着现代科学技术的不断发展,人们认识到大脑的能力可以继续发掘,并开始对大脑的安全性产生危机感。

这种危机感开始体现在各种形式的艺术作品中,未来世界的大脑被黑客读取、破解、复制,甚至被凭空创造等戏码,开始频繁的出现在小说、漫画或者各类影视作品的舞台上。比如在被奉为一代经典的动漫作品《攻壳机动队》中,就有关于机械化的人类保留了大脑,黑客通过身上的数据接口篡改大脑记忆并随意操控当事人的剧情。还有类似《宿主》、《超脑 48 小时》等科幻电影中,寄生体侵占大脑或者记忆移植等情节也数不胜数。

虽然以上的技术目前都是人类的想象,不过随着神经科学的发展,如今也已经出现了关于大脑「入侵」或精神干预等控制人类精神活动的技术。这要从一个植入大脑的医用设备「神经刺激器」开始说起。这是一个用于 DBS 疗法(即深部脑刺激)的专门植入大脑的设备,它可以在脑内向大脑皮层发送电子脉冲,从而进行病理干预。DBS 疗法通常用于帕金森综合征、慢性疼痛疾病或者强迫症、抑郁症等心理疾病的辅助治疗。

而这类设备通常会搭配有相关管理软件,可以让使用者通过电脑或者手机来对自己的「大脑」进行控制。不过就在近日,国际领先的安全服务商卡巴斯基实验室联合牛津大学研究发现,这些大脑植入物的管理软件留有后门和万能的「金钥匙」密码,不仅如此,设备本身的无线网络接口也存在漏洞。通过这些漏洞,黑客可以很轻松的获取敏感的神经数据、截取医疗数据甚至对患者施加电击。

向患者发送恶意的命令,将不需要的电信号传递给大脑,例如持续向患者输送高电压的信号,这样就会导致患者失去行动和说话的能力。其实早在 2015 年,就有相关安全专家开始关注此类漏洞,不过并没有引起广泛的关注,医疗行业中有关大脑的设备仍然存在大量的漏洞,保护脑电波记录的措施基本空白,效果就更无从谈起。虽然现在可以通过医疗设备漏洞对大脑进行干预,不过技术并不成熟,也并没有影视作品中的黑客那种可以直接读取或改写记忆的能力,况且也并不是所有人的大脑中都会植入这类神经刺激性医疗设备。

所以对于黑客入侵大脑的担心,不如关注通过外部感知脑电波的「脑机接口」,不同于上面的植入类设备,这类设备可以通过大脑外部皮层获取脑电波,并且已经可以成功利用脑电波进行幻灯片播放、控制无人机等硬核操作。早在 2015 年,葡萄牙航空防御公司 Tekever 就利用「脑机接口」,成功使用脑电波直接对无人机进行操作。

在今年的 CES 2019 展会上,专注于「脑机」设备的 BrainCo 公司也发布了旗下第五代人工智能假手 BrainRobotics。这是一款可以识别佩戴者手臂上肌肉神经信号和运动意图,再转化成相应的运动指令,从而完成佩戴者想要完成的动作的机械义肢设备。而除了「脑机接口」外,华盛顿大学更是实现了「脑脑接口」的实验操作。

该技术通过互联网传输大脑信号,然后一名测试者可以操控另一名测试者的手部运动,最终测试结果表明这种操作可行。实验中,受试者 A 通过思想控制玩一个简单的视频游戏。当想发射大炮轰击一个目标时,他就想象自己移动右手,同时又不去移动右手。在另一个实验室,受试者 B 则在不知不觉中几乎同时移动自己的右手。虽然这些技术手段目前只能实现对大脑信息进行简单的解码处理,但是随着神经科学的不断发展,破译大脑的思维密码会变得越来越简单。

相关研究人员也表示,未来 5 年内,科学家们有望能够以电子记录的方式,构建记忆的大脑信号,甚至将小段记忆重新填入大脑,或者重写这些记忆。在未来 20 年内,甚至可以实现对记忆的大批量改动。或许不久的将来,人类真的可以对自己的大脑随意地进行读取、写入等操作,更改记忆会变得跟改名一样简单,而别有用心的人甚至可以通过批量改变人类记忆来改写已知的历史。

哺乳动物的大脑是如何进化以区分气味的?

这个世界充满了数以百万计的不同气味,但哺乳动物的大脑如何进化以分辨它们是一件神秘的事情。 现在,来自Salk研究所和加州大学圣地亚哥分校的两位神经科学家发现,至少有六种类型的哺乳动物 - 从老鼠到猫 - 以大致相同的方式区分气味,使用大脑中的物种进化保存的电路。 7月份,Salk神经生物学实验室名誉教授,7月发表研究的合着者查尔斯史蒂文斯说:“这项研究可以深入了解可能适用于大脑其他部位和其他物种的哺乳动物嗅觉大脑回路的组织原理。

” 2019年第18期“当代生物学”。 简而言之,该研究表明,每个物种的嗅觉神经网络的三个组成部分的大小大致相同,从鼻子中的受体开始,将信号传递到大脑前方的神经元簇。反过来,嗅球将信号传递到“更高功能”的区域,用于气味识别,称为梨状皮层。 “这三个阶段相互缩放,每个阶段神经元数量的关系在不同物种之间是相同的,”加州大学圣地亚哥分校Kavli脑与脑研究所的助理项目科学家Shyam Srinivasan说道,该论文的合着者。

“所以,如果你告诉我鼻子里的神经元数量,我可以预测梨状皮质或球状体中的数量。” 目前的研究建立在2018年出版的同一个二人组的研究基础之上,该研究描述了小鼠大脑如何使用所谓的“分布式电路”来处理和区分气味。与视觉系统不同,例如,信息以有序的方式传递到视觉皮层的特定部位,研究人员发现,小鼠的嗅觉系统依赖于分布在梨状皮质上的连接组合。

允许盲人识别形状和物体的新技术是怎样的?

一项令人难以置信的新技术正在让失明人士有能力识别形状和物体,而这些形状和物体都是在他们的大脑上“画出来”的。一篇描述该技术的研究论文刚刚发表在《细胞》杂志上,正如ScienceNews报道的那样,这可能是向盲人提供一种视觉上与周围世界互动的方式迈出的一步。这项最新进展是建立在现有研究的基础上,该研究表明,大脑视觉皮层的电脉冲是如何使人在视觉上“看到”闪烁的光。

这是很有希望的,因为这意味着盲人仍然可以 "看到",但简单的闪光在日常生活中并不特别有用。在这项新的研究工作中,科学家们并不只是用电脉冲影响视觉皮层,而是利用植入6名志愿者大脑的电极来“画出”形状。通过以特定的模式拨动电极的开关。研究人员发现,这种类型的组织刺激可以提供一个清晰的图像,显示出被 "画 "出来的东西,比如字母表的字母。

志愿者们能够“画出”这些形状,然后将其转述给研究人员。科学家们将这种技术比喻为触觉刺激,即一个人可以在另一个人的手上描摹一个字母,即使没有看到它,接受刺激的人也能直观地“看到被画出的东西”,并将其识别出来。这项实验技术受到了志愿者的欢迎,他们每分钟能够识别出86个形状。这是一个令人难以置信的壮举,无论从哪方面考虑,这是一个令人印象深刻的壮举,虽然这项研究是使用基本的字母形状来进行的,但研究人员表示,更复杂的图像,如常见物体的轮廓,也可以被盲人绘制和解释。

“参与者能够可靠地画出、命名和区分这些形状,”研究人员解释说。“虽然我们只测试了类似字母的形状,但其他常见物体的轮廓,如人脸、身体、房屋、汽车、桌子或椅子的轮廓也可以用同样的原理进行追踪。与现代机器视觉算法相结合,可以快速识别视觉场景中的物体,动态刺激可以用来给盲人参与者提供环境中的突出物体的快速轮廓,或者为导航提供线索。


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