Индивидуальная регуляция нейронной активности с помощью искусственного интеллекта (ИИ) может привести к новым типам нейробиологических экспериментов, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Science.
Изображения, созданные ИИ, целенаправленно вызывали у нервных клеток в мозге обезьян более сильную реакцию, чем изображения реальных объектов. Исследователи сообщают, что ИИ может также создавать паттерны, которые активируют определенные нейроны, подавляя другие.
Этот беспрецедентный контроль над нейронной активностью с использованием изображений может привести к новым видам нейробиологических экспериментов или методов лечения психических расстройств. Способность ИИ так точечно управлять мозгом приматов также дает представление о том, насколько близко ИИ может имитировать работу мозга.
ИИ, ответственный за новые умопомрачительные образы, - это искусственная нейронная сеть - компьютерная модель, состоящая из виртуальных нейронов, - смоделированная по вентральному потоку. Вентральный поток - это нервный путь в мозге, участвующий в зрении. ИИ научился «видеть», изучив библиотеку из примерно 1,3 миллиона помеченных изображений. Затем исследователи научили ИИ создавать рисунки, которые влияли бы на определенные нейроны вентрального потока в мозге.
Просмотр любого изображения вызывает некую нервную активность в мозге. Но нейробиолог Кохитий Кар из MIT и его коллеги хотели выяснить, могут ли специально разработанные изображения ИИ вызывать специфические нейронные реакции по выбору команды. Исследователи показали изображения трем макакам, снабженным микроэлектродами для мониторинга нейронов.
В одном эксперименте ИИ стремился создать паттерны, которые бы максимально активировали нейроны в определенном месте в вентральном потоке, независимо от того, как это повлияло бы на другие нейроны. В 40 из 59 протестированных нейронных участков сделанные искусственным интеллектом изображения заставляли нейроны возбуждаться больше, чем любое изображение объекта реального мира, такого как медведь, машина или лицо. Изображения ИИ обычно заставляли нейроны реагировать на 39 процентов сильнее, чем на изображения реального мира. Даже когда обезьянам были показаны паттерны, ранее разработанные исследователями специально для запуска нейронов вентрального потока, конструкции ИИ заставляли эти нейроны срабатывать с более высокой скоростью.
В другом тесте паттерны, созданные ИИ, предназначались для того, чтобы заставить нейроны в одном целевом сайте работать очень интенсивно, минимизируя активность других. Для 25 из 33 участков созданные ИИ изображения изолировали нейронную активность на целевом сайте значительно лучше, чем реальные изображения. Хотя эта манипуляция еще не идеальна, будущие ИИ с более сложным дизайном и большим количеством обучающих данных могут обладать более точным контролем, говорит соавтор исследования Поуя Башиван - нейробиолог из Массачусетского технологического института.
«Это впечатляющий технический прогресс», - говорит Араш Афраз - невролог из Национального института психического здоровья в Бетесде (штат Мэриленд), не участвовавший в исследовании.
По словам Афраза, в экспериментах с нейронауками исследователи «могут стремиться стимулировать определенный тип активности в мозге», чтобы узнать, за что отвечают разные нейроны. Прямой способ сделать это - закатать рукава, открыть череп и воткнуть туда что-нибудь» (например, электроды). «Теперь у нас есть новый инструмент», позволяющий неинвазивно манипулировать нейронами, что раньше было невозможно.
Изображения, созданные ИИ, которые управляют нейронной активностью, могут также привести к новым методам лечения психических проблем, таких как посттравматическое стрессовое расстройство, тревога или «все, что связано с настроением», говорит Башиван. Подобно тому, как люди используют устройства светотерапии, чтобы смягчить сезонное аффективное расстройство, или смотрят на умиротворяющие сцены природы, чтобы успокоиться, люди смогут когда-нибудь обрести внутреннее равновесие, глядя на изображения, которые ИИ сделал специально для повышения настроения.
Эти эксперименты не только демонстрируют новую технику для манипулирования нейронами, но также дают новое понимание природы ИИ. Искусственные нейронные сети - лучшие компьютерные модели вентрального потока у нейробиологов. Виртуальные нейроны в этих компьютерных программах устроены аналогично биологическим, и эти ИИ прекрасно распознают объекты на фотографиях. Но были некоторые споры о том, насколько интеллектуально похожи эти ИИ с точки зрения того, как они обрабатывают и понимают визуальные входы, говорит Эд Коннор - нейробиолог из Университета Джона Хопкинса, не участвующий в работе.
По мнению Коннора, тот факт, что нейроны обезьяны реагировали на изображения, созданные ИИ так, как и предполагал ИИ, говорит о том, что эта компьютерная программа действительно понимает визуальную информацию так, как это делает мозг приматов.
Если искусственные нейронные сети действительно «видят» таким образом, имитируя мозг, изучение этих программ ИИ может помочь ученым лучше понять человеческое зрение. Исследователи будущего могут отказаться от обезьян и мышей и исследовать нейронные процессы внутри искусственного интеллекта.
[Фото: sciencenews.org]
