ملخص: طور الباحثون نموذجًا للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة لفهم كيفية توجيه الرؤية للسلوك. ومن خلال إسكات خلايا عصبية بصرية محددة وراثيًا ومراقبة التغيرات في السلوك، قاموا بتدريب الذكاء الاصطناعي على التنبؤ بدقة بالنشاط والسلوك العصبي.

تكشف النتائج التي توصلوا إليها أن مجموعات من الخلايا العصبية، وليس الأنواع الفردية، تعالج البيانات المرئية في “رمز سكاني” معقد. يمهد هذا التقدم الطريق للبحث المستقبلي حول الجهاز البصري البشري والاضطرابات ذات الصلة.

مفتاح الحقائق:

• طور علماء CSHL نموذجًا للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة لدراسة السلوك الموجه بصريًا.
• يتنبأ الذكاء الاصطناعي بالنشاط العصبي من خلال تحليل التغيرات في السلوك بعد إسكات خلايا عصبية بصرية معينة.
• كشف البحث عن “رمز سكاني” معقد تقوم فيه مجموعات عصبية متعددة بمعالجة البيانات المرئية.

مصدر: CSHL

لقد قيل لنا أن “العيون هي نافذة الروح”. حسنًا، تعمل النوافذ بطريقتين. أعيننا هي نوافذ للعالم. ما نراه وكيف نراه يساعد في تحديد كيفية تحركنا عبر العالم. بمعنى آخر، تساعد رؤيتنا في توجيه أعمالنا، بما في ذلك السلوكيات الاجتماعية.

الآن، اكتشف عالم شاب من مختبر كولد سبرينج هاربور (CSHL) دليلًا رئيسيًا لكيفية عمل ذلك. لقد فعل ذلك من خلال إنشاء نموذج خاص للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة الشائعة.

قام الأستاذ المساعد في CSHL بنجامين كاولي وفريقه بتحسين نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بهم من خلال تقنية تسمى “التدريب بالضربة القاضية”. أولاً، سجلوا سلوك المغازلة لدى ذكر ذبابة الفاكهة، حيث يطارد الأنثى ويغني.

بعد ذلك، قاموا بإسكات أنواع محددة من الخلايا العصبية البصرية لدى ذكور الذباب وراثيًا، وقاموا بتدريب الذكاء الاصطناعي الخاص بهم على اكتشاف أي تغييرات في السلوك. ومن خلال تكرار هذه العملية مع أنواع مختلفة من الخلايا العصبية البصرية، تمكنا من جعل الذكاء الاصطناعي يتنبأ بدقة بكيفية تفاعل ذبابة الفاكهة الحقيقية مع أي منظر محدد للأنثى.

يقول كاولي: “يمكننا في الواقع التنبؤ بالنشاط العصبي حسابيًا والسؤال عن كيفية مساهمة خلايا عصبية معينة في السلوك”. “إنه شيء لم نتمكن من القيام به من قبل.”

ومن خلال الذكاء الاصطناعي الجديد، اكتشف فريق كاولي أن دماغ ذبابة الفاكهة يستخدم “رمزًا سكانيًا” لمعالجة البيانات المرئية. فبدلاً من وجود نوع واحد من الخلايا العصبية يربط كل ميزة بصرية بعمل ما، كما كان مفترضًا سابقًا، كانت هناك حاجة إلى مجموعات متعددة من الخلايا العصبية لتشفير السلوك.

يبدو الرسم التخطيطي لهذه المسارات العصبية وكأنه خريطة نفق معقدة بشكل لا يصدق ويستغرق فهمه سنوات. ومع ذلك، فهو يوصلنا إلى حيث يجب أن نذهب. إنه يمكّن الذكاء الاصطناعي الخاص بـ Cowley من التنبؤ بكيفية تفاعل ذبابة الفاكهة الواقعية مع المحفزات البصرية.

هل سيتنبأ الذكاء الاصطناعي يومًا ما بسلوك الإنسان؟ ليس بهذه السرعة. يحتوي دماغ ذبابة الفاكهة على حوالي 100000 خلية عصبية. يحتوي الدماغ البشري على ما يقرب من 100 مليار.

“إنه مثل هذا بالنسبة لذبابة الفاكهة. يقول كاولي عن خريطة مترو الأنفاق: “يمكنك أن تتخيل كيف سيبدو نظامنا البصري”.

ومع ذلك، يأمل كاولي أن يساعد نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص به يومًا ما في فك تشفير الحسابات الكامنة وراء النظام البصري البشري.

يقول كاولي: “سيستغرق الأمر عقودًا من الزمن حتى ينجح. ولكن إذا تمكنا من اكتشاف ذلك، فإننا سنكون متقدمين في اللعبة، من خلال التعلم”. [fly] بالحسابات، يمكننا إنشاء نظام بصري اصطناعي أفضل. والأهم من ذلك أننا سوف نفهم اضطرابات الجهاز البصري بقدر كبير من التفصيل.

كم أفضل؟ عليك أن تراه لتصدقه.

حول أخبار أبحاث الذكاء الاصطناعي وعلم الأعصاب

مؤلف: سارة كيرنييري
مصدر: CSHL
اتصال:سارة كيرنييري – CSHL
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“يكشف تعيين الوحدات النمطية للخلايا العصبية البصرية عن الكود السكاني للسلوك الاجتماعي” بنيامين كاولي وآخرون. طبيعة

ملخص

يكشف تعيين الوحدات النمطية للخلايا العصبية البصرية عن الكود السكاني للسلوك الاجتماعي

تنشأ مجموعة واسعة من السلوكيات التي لوحظت في الحيوانات من خلال التفاعلات بين المعالجة الحسية والتحكم الحركي. لفهم هذه التغيرات الحسية الحركية، من المفيد تطوير نماذج لا تتنبأ فقط باستجابات الخلايا العصبية للمدخلات الحسية، ولكن أيضًا كيف تساهم كل خلية عصبية في السلوك.

نعرض هنا نهجًا جديدًا للنمذجة لتحديد الخرائط بين الوحدات الداخلية والخلايا العصبية الفعلية في شبكة عصبية عميقة، والتنبؤ بالتغيرات السلوكية الناشئة عن الاضطرابات المنهجية لعشرات أنواع الخلايا العصبية.

العنصر الرئيسي الذي نقدمه هو “التدريب بالضربة القاضية”، والذي يتضمن إزعاج الشبكة أثناء التدريب لمطابقة اضطرابات الخلايا العصبية الحقيقية أثناء التجارب السلوكية. نحن نستخدم هذا النهج لنموذج التغييرات الحسية الحركية ذبابة الفاكهة سوداء البطن الذكور خلال سلوك اجتماعي معقد وموجه بصريًا.

ويشير العمل السابق إلى أن الخلايا العصبية الإسقاطية البصرية الموجودة في الواجهة بين الفص البصري والدماغ المركزي تشكل مجموعة من القنوات المنفصلة، ​​وكل قناة تشفر ميزة بصرية محددة لتحفيز سلوك معين.

يصل نموذجنا إلى نتيجة مختلفة: مجموعات من الخلايا العصبية الإسقاطية البصرية، بما في ذلك تلك المنخرطة في السلوكيات غير الاجتماعية، مما يؤدي إلى تفاعلات بين الذكور والإناث، تخلق مؤشرًا سكانيًا غنيًا للسلوك.

بشكل جماعي، يدمج إطار عملنا النتائج السلوكية الناشئة عن الاضطرابات العصبية المختلفة في نموذج موحد يرسم خريطة للسلوك بدءًا من المحفز وحتى نوع الخلايا العصبية، ويمكّن من ربط مخططات توصيلات الدماغ المستقبلية بالنموذج.