Дослідники з Університетського коледжу Лондона (UCL зробили крок, який ще недавно здавався фантастикою: вони змогли відновити 10-секундні відео, використовуючи лише активність мозку мишей. По суті, науковці “переклали” нейронні сигнали в зображення того, що тварина бачила в реальному часі.
Результати роботи, опубліковані в журналі eLife відкривають нові можливості для вивчення того, як мозок кодує та обробляє візуальну інформацію, і можуть змінити підхід до дослідження сприйняття світу різними видами.
Як мозок перетворює світ у зображенняОстанніми роками нейронаука активно досліджує, як мозок інтерпретує сигнали від очей. У подібних експериментах людям показували зображення або відео під час сканування мозку за допомогою fMRI, намагаючись “розшифрувати” побачене аж до рівня пікселів.
Команда UCL пішла іншим шляхом — вони використали записи активності окремих нейронів у мозку мишей. Такий підхід дозволяє значно точніше зрозуміти, як саме формується візуальне сприйняття на рівні окремих клітин мозку. Дослідникам вдалося відтворити відео, яке переглядали миші, використовуючи сигнали лише з їхньої зорової кори.
Як народжується “відео з нейронів”Ключем до прориву стала модель нейронного кодування, яка передбачає активність окремих клітин мозку на основі відео, яке переглядає тварина. Також вона враховує рухи тіла миші та розширення зіниць.
https://www.youtube.com/watch?v=K3Hvy4CKVpg&t=21s
Науковці вдосконалили цей підхід: вони порівнювали активність мозку в реальних умовах із моделлю “порожнього екрану”. Це дозволило поступово “налаштовувати” зображення, поки воно не починало збігатися з тим, що бачила тварина. У результаті алгоритм буквально відновлював відео з нуля, спираючись лише на сигнали мозку.
Чим більше нейронів — тим чіткіше зображенняПісля навчання моделі вчені змогли реконструювати 10-секундні відео, які миші переглядали вперше — тобто без попереднього “навчання” на цих сценах.
Чим більше нейронів враховувала система, тим точнішим ставало зображення. Це підтвердило важливий висновок: для якісного відтворення сприйняття потрібні максимально повні дані про мозкову активність. Для перевірки точності дослідники порівнювали кожен піксель оригінального відео з реконструйованим і аналізували,
наскільки вони збігаються.
Світ у мозку і реальний світ — не ідентичніОдин із найцікавіших висновків роботи стосується того, як мозок взагалі “бачить” реальність.
За словами вчених, те, що ми сприймаємо, — це не точна копія зовнішнього світу. Мозок постійно спрощує, змінює й інтерпретує інформацію, створюючи власну версію реальності. Це не помилка, а функція — механізм, який допомагає ефективно обробляти величезні обсяги сенсорних даних.
Нова методика відкриває шлях до глибшого розуміння того, як саме різні тварини та, можливо, люди сприймають навколишній світ. У майбутньому це може допомогти не лише в нейронауці, а й у розвитку нейроінтерфейсів, штучного інтелекту та технологій відновлення зору.
Як зазначають автори, наступний крок — підвищити роздільну здатність реконструкцій і навчитися відтворювати ще складніші візуальні сцени.
