Σε αυτό το βίντεο, βλέπουμε τη διαρκή πυροδότηση νευρώνων, όπως καταγράφηκε σε εγκέφαλο ποντικού, σε μια πρωτοποριακή έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στις 19/5 στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Nature. Μοιάζει με τα άστρα που «τρεμοπαίζουν» στον νυχτερινό ουρανό. Γιατί όμως αυτή η έρευνα είναι τόσο σημαντική;
Στη συγκεκριμένη έρευνα, καταγραφήκε η νευρωνική δραστηριότητα χιλιάδων νευρώνων ταυτόχρονα, από 8 διαφορετικές περιοχές εγκεφάλων ποντικών για αρκετές μέρες. Τα ποντίκια εκτελούσαν ασκήσεις οπτικής αναγνώρισης μοτίβων και δράσης ανάλογα με τα μοτίβα που έβλεπαν. Τα ποντίκια είχαν τροποποιηθεί γενετικά για να εκφράζουν μια φθορίζουσα πρωτεΐνη σε μια συγκεκριμένη κατηγορία νευρώνων του εγκεφαλικού φλοιού, έτσι ώστε όταν ένας νευρώνας πυροδοτείται, να λάμπει πιο έντονα, επιτρέποντας στους ερευνητές να απεικονίσουν τη δραστηριότητά του (βλέπε βίντεο της ανάρτησης).
Αυτό που προκύπτει, είναι μια λεπτομερής εικόνα του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται οπτικά ερεθίσματα. Από την αντίληψη έως τη διάκριση/αναγνώριση και τη συμπεριφορική απόκριση. Ένας πλούτος πληροφοριών που θα επηρεάσει τεχνολογίες όπως οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BMIs ή BCIs) και η μηχανική όραση (machine vision). Επίσης, αυτή είναι η πρώτη έρευνα στην οποία έχει καταγραφεί η νευρωνική δραστηριότητα σε ολόκληρο τον οπτικό φλοιό σε ανάλυση κυττάρου (ή σε κυτταρικό επίπεδο, όπως λέγεται).
Στα πρώτα 0.2 δευτερόλεπτα, από τη στιγμή που ο ποντικός βλέπει ένα μοτίβο, διαπιστώθηκε ότι πολλοί εγκεφαλικοί νευρώνες ενεργοποιούνται ταυτόχρονα για το ίδιο πράγμα. Αυτό αποτελεί μεν «πλεονασμό», όμως βοηθά στην αρχική αναγνώριση ενός αντικειμένου. Όταν εμείς βλέπουμε ένα αντικείμενο, π.χ. ένα βιβλίο, θα χρειαστούμε λίγο χρόνο για να διαπιστώσουμε αν είναι δικό μας, αν το έχουμε διαβάσει ή άλλες λεπτομέρειες για αυτό, όμως σχεδόν «αυτόματα», ο εγκέφαλός μας θα αναγνωρίσει ότι πρόκειται για βιβλίο και όχι για κάτι άλλο.
Σε 0.5 δευτερόλεπτα, οι ερευνητές πλέον μπορούσαν να καταλάβουν, μόνο μέσω των εγκεφαλικών καταγραφών, τι έβλεπε ο ποντικός. Σε αυτό βοηθά και ο ρόλος του λεγόμενου «νευρωνικού θορύβου». Ο «νευρωνικός θόρυβος» αναφέρεται σε, φαινομενικά τυχαίες διακυμάνσεις, στην ηλεκτρική δραστηριότητα εντός των νευρωνικών δικτύων του εγκεφάλου. Αυτές οι διακυμάνσεις δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση μιας απόκρισης σε εσωτερικά ή εξωτερικά ερεθίσματα. Ωστόσο, ο «νευρωνικός θόρυβος», έχει μοτίβα. Δεν είναι τυχαίος. Υπάρχει συσχέτιση στις διακυμάνσεις της πυροδότησης ανάμεσα σε ζευγάρια νευρώνων από μέρα σε μέρα και αυτό που διαπιστώθηκε είναι ότι, όταν το μοντέλο λάμβανε αυτόν τον «θόρυβο» υπόψη, ήταν πολύ αποτελεσματικότερο και ακριβές.
Ωστόσο, τα σημαντικά ευρήματα της έρευνας δεν σταματούν εκεί. Στο 1 δευτερόλεπτο, οι ερευνητές μπορούσαν να προβλέψουν πλέον τι θα κάνει ο ποντικός (ως αντίδραση σε αυτό που είδε), από την εγκεφαλική του δραστηριότητα. Ο οπτικός φλοιός λαμβάνει την πληροφορία και τη «μοιράζεται» με τις υπόλοιπες περιοχές του εγκεφάλου. Αυτές «συναποφασίζουν» για το τι θα γίνει και στη συνέχεια «κοινοποιούν» την απόφαση σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου (και στον οπτικό φλοιό, κάτι που δεν ήταν προφανές ή αναμενόμενο για αρκετούς). Αυτό το τελευταίο εύρημα, υποστηρίζει ότι ο οπτικός φλοιός δραστηριοποιείται περισσότερο και δεν συνεισφέρει/ενεργοποιείται αποκλειστικά και μόνο στην όραση.
Τα παραπάνω, θα μπορούσαν να επιλύσουν προβλήματα και τεχνικές δυσκολίες σε ασθενείς που χρησιμοποιούν BCIs (μέσω της συμπερίληψης του νευρωνικού θορύβου) προσφέροντας πολύ μεγαλύτερη αυτονομία, ενώ στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και συγκεκριμένα της μηχανικής όρασης, η έρευνα ανοίγει το δρόμο για μηχανές που θα μπορούσαν να ενσωματώσουν και συνδυάσουν αποτελεσματικά, οπτικά και μη-οπτικά ερεθίσματα, κάτι που αποτελεί ένα βασικό πρώτο βήμα προς την κατασκευή μηχανών που θα μπορούν να σχεδιάζουν, να φαντάζονται και να σκέφτονται.
Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04724-y
Video: Από την παραπάνω έρευνα (Ebrahimi et al, Nature 2022).
Μάθετε πολλά περισσότερα για την τεχνητή νοημοσύνη, τα νευρωνικά δίκτυα, τα BCIs/BMIs, και τις εξελίξεις που θα μπορούσαμε να δούμε στο μέλλον, όπως επίσης και τις προκλήσεις που θα κληθούμε να αντιμετωπίσουμε, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» τον οποίο μπορείτε να προμηθευτείτε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου