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加州理工学院的科学家可以通过脑部扫描预测智力

2021-04-02 17:00

实际上,更准确地说,科学家们自己并不是在看你的大脑扫描;他们开发的一种机器学习算法。在一项新的研究中,来自加州理工学院,锡达斯-西奈医学中心和萨勒诺大学的研究人员表明,他们的新计算工具可以通过功能性磁共振成像(fMRI)扫描来预测人的静息状态大脑活动,从而预测其智力。功能性MRI通过检测流向特定大脑区域的血流变化来绘制大脑活动图。换句话说,一个人的智力可以从他们在不做任何事情或没有特别思考的事情时的大脑活动模式中收集-没有数学问题,没有词汇测验,没有谜题。

加州理工学院的科学家可以通过脑部扫描预测智力

布伦心理学教授拉尔夫·阿道夫(Ralph Adolphs)(PhD '92)说:“我们发现只要有人躺在扫描仪中,而在测量大脑活动模式时什么也不做,我们就可以使用这些数据预测他们的智力。 ,神经科学与生物学, 加州理工学院脑影像中心主任兼Allen VC Davis和Lenabelle Davis领导主席。

为了对人类大脑中复杂的活动模式进行算法训练,Adolphs和他的团队使用了由人类连接组计划(HCP)收集的数据,该计划是由国立卫生研究院(NIH)资助的一项科学工作,旨在增进人们对大脑的活动的了解。人脑中的许多联系。Adolphs和他的同事从参加HCP的将近900个人中下载了大脑扫描和智力评分,并将其输入到他们的算法中,并使其起作用。

Cedars-Sinai医学中心的博士后Julien Dubois(PhD '13)说,在处理完数据后,该团队的算法能够预测这900名受试者的统计学显着水平的智力。但他补充说,还有很多改进的余地。扫描是对大脑实际发生的情况的粗略且嘈杂的测量,许多潜在有用的信息仍在被丢弃。

杜博伊斯说:“我们从大脑测量中获得的信息可用于解决我们在受试者中观察到的智力差异的20%左右。 “我们做得很好,但我们仍然无法与长达一个小时的智力测验(例如韦氏成人智力测验)相匹配,

杜波依斯还指出了作品固有的一种哲学难题。“由于从算法入手就对算法进行了训练,因此我们如何知道该智能分数是正确的? 研究人员解决了这个问题,不仅从智商测试中提取了受试者完成的10种不同认知任务的智力的更精确估计。

在通过脑部扫描预测智商时,该算法正在做人类无法做的事情,因为即使是经验丰富的神经科学家也无法看清脑部扫描并说出一个人的智能程度。

“如果训练有素,这些算法可以回答与我们在此处尝试回答的问题一样复杂的问题。它们非常强大,但是如果您真正问,“它们如何学习?他们如何做这些事情?这些问题很难回答。合著者Paola Galdi说,他以前是萨勒诺大学的博士研究生,现在是爱丁堡大学的博士后。

这项研究是正在进行的构建诊断工具的一部分,该诊断工具可以从大脑扫描中得知一个人的思想。Adolphs和他的同事说,他们希望有一天像现在发现肿瘤,动脉瘤或肝病一样,MRI在诊断自闭症,精神分裂症和焦虑症方面也能发挥作用。

功能性MRI尚未实现其作为诊断工具的承诺。我们和其他许多人都在积极致力于改变这一状况。 Dubois说。“全世界科学家可以挖掘的大数据集使这成为可能。

智能被选为该技术的首批测试平台之一,因为研究表明,随着时间的推移,它非常稳定。也就是说,一个人的智商得分在数周,数月或数年内不会有太大变化。

研究人员还使用相同的测试人群和方法进行了一项平行研究,试图通过fMRI脑部扫描预测人格特征。阿道夫斯说,一个人的性格在很长一段时间内至少和智力一样稳定。他们使用的性格测验将人格分为五个等级:

神经质:对积极情绪的信心和倾向与对消极情绪的神经质和倾向

但是,事实证明,使用团队用于预测智力的方法来预测性格要困难得多。但这并不奇怪,杜波依斯说。

他说:“数据库中的人格得分仅来自简短的自我报告调查表。 “从一开始,这并不是一个非常准确的人格量度,因此也难怪我们无法从MRI数据中很好地预测它。

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