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2023.01.24

“為何在MRI設(shè)備里玩游戲?”令人驚嘆連連的豐田研究?jī)?nèi)容

目錄

? 全方位觀察神秘的腦內(nèi)結(jié)構(gòu)
? 除大腦外,還有能夠控制身體的部位?!
? 創(chuàng)造宛如真人般AI的秘訣
? 大腦也有個(gè)性?

各位讀者請(qǐng)看,下記照片中的磁共振成像(MRI)設(shè)備里正躺著一位沉迷游戲的男性。

MRI是能夠?qū)⑷梭w橫斷面可視化的精密醫(yī)療設(shè)備,醫(yī)生們能夠通過(guò)這種設(shè)備檢查患者是否患病。也許各位讀者在看到男性雙手緊握游戲手柄的樣子想要吐槽:“這是有多喜歡玩游戲呀!”但其實(shí)他并不是在娛樂(lè),而是豐田的員工正在進(jìn)行一項(xiàng)“史無(wú)前例的研究”。

全方位觀察神秘的腦內(nèi)結(jié)構(gòu)

研究員們讓被觀測(cè)者躺在MRI設(shè)備中操控游戲手柄,以這種方式調(diào)動(dòng)其手臂肌肉,觀察研究包括脊髓反射在內(nèi)的腦部反應(yīng)活躍區(qū)位置。

近年MRI的技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展,現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)纖維束的追蹤成像。下圖為通過(guò)彌散張量成像(DTI)手法,描述的腦神經(jīng)信號(hào)詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。

通過(guò)觀察得知,人類“無(wú)意識(shí)的手部活動(dòng)”與“有意識(shí)的手部活動(dòng)”,腦內(nèi)的活躍部位有所不同。

上圖為運(yùn)動(dòng)區(qū)左右橫斷面成像,可以通過(guò)這種方式觀察大腦的活躍部位。

據(jù)日本理研CBS-豐田協(xié)作中心(以下簡(jiǎn)稱BTCC)研究小組稱,20至30年前測(cè)量大腦溫度時(shí)還要采取“直接扎針”的方法,這聽(tīng)起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)駭人聽(tīng)聞。

但近年來(lái),隨著MRI靈敏度不斷提高,可以通過(guò)橫斷面成像判斷大腦的哪個(gè)部分溫度有所上升,且能掌握上升了多少等信息。

就像人類會(huì)在運(yùn)動(dòng)后體溫升高一般,其實(shí)在瘋狂地進(jìn)行腦力工作后,大腦溫度也會(huì)上升。因此,漫畫(huà)中那種用腦過(guò)度時(shí)頭部冒出熱氣的表現(xiàn)方式,倒也不能算錯(cuò)。

除大腦外,還有能夠控制身體的部位?!

本期采訪中,我們了解到了一個(gè)令人震驚的假說(shuō)。

未來(lái)創(chuàng)造中心R-開(kāi)拓部主管 哲學(xué)博士 吉澤真太郎

舉個(gè)例子,如果人類的右腦因腦卒中受到了損傷,一般會(huì)導(dǎo)致身體左側(cè)肢體無(wú)力或無(wú)法活動(dòng)。其中,部分患者可以通過(guò)康復(fù)訓(xùn)練減輕癥狀,恢復(fù)健康。不過(guò)現(xiàn)在這一醫(yī)學(xué)原理尚未被闡明。

現(xiàn)在,我們正在與隸屬于日本理化學(xué)研究所的下田真吾老師進(jìn)行著一項(xiàng)腦活動(dòng)研究,該研究所一直致力于推動(dòng)合作研究項(xiàng)目。我們正在針對(duì)“在大腦受損無(wú)法下達(dá)運(yùn)動(dòng)指令時(shí),與大腦相連的中樞神經(jīng)系統(tǒng)‘脊髓’,是否會(huì)代償控制神經(jīng)回路”這一假說(shuō),進(jìn)行著驗(yàn)證。

聽(tīng)到這番話后我們了解到,“除大腦以外,脊髓也有著輔助代償記憶或活動(dòng)的機(jī)制”。這一大膽假說(shuō)令人瞠目結(jié)舌。

吉澤

隨著研究的推進(jìn),我們發(fā)現(xiàn)似乎大腦并非完全控制了身體活動(dòng)機(jī)能,脊髓也分擔(dān)了一部分。也就是說(shuō)即便是大腦受到損傷,只要脊髓還正常的話,也許身體還可以活動(dòng)。

上圖中橙色部分表示大腦與脊髓管神經(jīng)信號(hào)活動(dòng)量的差異之處。通過(guò)這種方式可以觀測(cè)到人在運(yùn)動(dòng)時(shí),不僅使用了大腦,還使用了脊髓。
(左側(cè)圖像為上端脖子附近的脊髓側(cè)面圖,右側(cè)為脊髓正面圖)。

只要能明確這一原理,將會(huì)是一項(xiàng)具有劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)。

面向未知領(lǐng)域的挑戰(zhàn)還在繼續(xù),下面將為大家揭曉豐田為何要研究大腦,以及AI鮮為人知的可能性。

創(chuàng)造宛如真人般AI的秘訣

關(guān)于豐田開(kāi)始腦研究的理由,山田經(jīng)理如此說(shuō)道。

未來(lái)創(chuàng)造中心R-開(kāi)拓部經(jīng)理 工程博士 山田整

人類為了得到身心上的Well-being(幸福安康),會(huì)去不斷追求普遍性原理。

近年來(lái)由于疫情的關(guān)系,人們的工作方式發(fā)生了巨大改變。這讓我們不得不去思考該如何兼顧“公司利益”和“個(gè)人利益”,使雙方都能獲得幸福感。

幸福感的來(lái)源因人而異,但是從腦科學(xué)視角出發(fā)調(diào)查的話,信息數(shù)據(jù)上的共同點(diǎn)將會(huì)成為我們找到幸福感的重要線索,因此我們決定展開(kāi)對(duì)大腦的研究。

有時(shí)從現(xiàn)象上很難分辨哪些事情會(huì)導(dǎo)致人悲傷、這個(gè)人是否存在心理疾病等。我覺(jué)得若想理解一個(gè)人的內(nèi)心,可能還是需要深入到人體內(nèi)部去找尋答案。

現(xiàn)在我們對(duì)大腦還知之甚少,所以更需要持之以恒地去研究,探尋更多可能性。

山田

現(xiàn)在AI技術(shù)發(fā)展迅猛、不斷擴(kuò)大,但我認(rèn)為現(xiàn)階段的深度學(xué)習(xí)無(wú)法創(chuàng)造出如人類一般的AI

AI的本質(zhì)是,為了認(rèn)知物理世界而不斷延伸擴(kuò)展“腦內(nèi)模擬測(cè)試的結(jié)構(gòu)”。想要?jiǎng)?chuàng)造真正聰明的AI,針對(duì)大腦本身的研究不可或缺。

另外,采訪中我們還得知,研發(fā)人員們還在進(jìn)行著“讓大腦的個(gè)性可視化”的挑戰(zhàn)。

大腦也有個(gè)性?

未來(lái)創(chuàng)造中心R-開(kāi)拓部主管 工程博士 山口雄平

其實(shí),BTCC在研究MRI的同時(shí)還進(jìn)行著另一項(xiàng)關(guān)于腦波的研究。

譬如,觀察一些“不擅長(zhǎng)勞逸結(jié)合,容易精神過(guò)于集中”的人,其腦波的強(qiáng)弱走勢(shì),試圖通過(guò)分析腦波來(lái)判斷一個(gè)人的性格。這在以前只能以觀察行動(dòng)、分析心理調(diào)查問(wèn)卷等方式來(lái)判斷。

每個(gè)人都有不同的Well-being狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)Well-being的“對(duì)癥下藥”,我們需要探索一項(xiàng)能夠使人類個(gè)性可視化,可直觀地去理解分析的技術(shù)。

大腦相關(guān)技術(shù)研發(fā)可廣泛涉及到多方面,譬如掌握了腦科學(xué)技術(shù)后,也許就可以提升體育、樂(lè)器的練習(xí)方式,有效地促進(jìn)人類之間的“信賴關(guān)系”,輔助腦卒中患者更高效地進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練等。

當(dāng)今,人們往往不看好前途未卜的基礎(chǔ)研究。但是,為了能夠更進(jìn)一步的“了解人類”,這里正在不驕不躁地進(jìn)行著基礎(chǔ)研究。

豐田從集團(tuán)創(chuàng)始人豐田佐吉的時(shí)代開(kāi)始,就有著“致力于研究和創(chuàng)造,始終先于潮流”的思想。正如這句話所說(shuō),能在所有領(lǐng)域中引起范式轉(zhuǎn)換的研究,未來(lái)將產(chǎn)生怎樣的驚喜,請(qǐng)大家對(duì)此報(bào)以期待吧!

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