ملخص: طور الباحثون نموذجًا للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة لفهم كيفية توجيه الرؤية للسلوك. ومن خلال إسكات خلايا عصبية بصرية معينة وراثيًا ومراقبة التغيرات في السلوك، قاموا بتدريب الذكاء الاصطناعي على التنبؤ بدقة بالنشاط والسلوك العصبي.
تكشف النتائج التي توصلوا إليها أن مجموعات متعددة من الخلايا العصبية، بدلاً من الأنواع الفردية، تعالج البيانات المرئية في “رمز سكاني” معقد. يمهد هذا الإنجاز الطريق للبحث المستقبلي في النظام البصري البشري والاضطرابات ذات الصلة.
يسلط الضوء:
- أنشأ علماء CSHL نموذجًا للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة لدراسة السلوك الموجه بالرؤية.
- يتنبأ الذكاء الاصطناعي بالنشاط العصبي من خلال تحليل التغيرات في السلوك بعد إسكات خلايا عصبية بصرية معينة.
- وكشف البحث عن “رمز سكاني” معقد تقوم فيه مجموعات متعددة من الخلايا العصبية بمعالجة البيانات المرئية.
مصدر: CSHL
قيل لنا: “العين هي نافذة الروح”. حسنًا، يعمل Windows بطريقتين. أعيننا هي أيضا نوافذنا إلى العالم. ما نراه وكيف نراه يحدد كيفية تحركنا عبر العالم. بمعنى آخر، تساعد رؤيتنا في توجيه أفعالنا، بما في ذلك سلوكياتنا الاجتماعية.
الآن اكتشف عالم شاب في مختبر كولد سبرينج هاربور (CSHL) دليلًا رئيسيًا لكيفية عمله. لقد فعل ذلك من خلال بناء نموذج خاص للذكاء الاصطناعي لدماغ ذبابة الفاكهة الشائعة.
قام البروفيسور المساعد في CSHL بنجامين كاولي وفريقه بتحسين نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بهم من خلال تقنية طوروها تسمى “التدريب بالضربة القاضية”. أولاً، سجلوا سلوك المغازلة لذكر ذبابة الفاكهة: المطاردة والغناء أمام الأنثى.
بعد ذلك، قاموا بإسكات أنواع محددة من الخلايا العصبية البصرية في ذكور الذباب وراثيًا، وقاموا بتدريب الذكاء الاصطناعي الخاص بهم على اكتشاف أي تغييرات في السلوك. ومن خلال تكرار هذه العملية مع العديد من الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية البصرية، تمكنوا من جعل الذكاء الاصطناعي يتنبأ بدقة بكيفية تصرف ذبابة الفاكهة الحقيقية استجابةً لرؤية الأنثى.
يقول كاولي: “يمكننا في الواقع التنبؤ بنشاط الخلايا العصبية حسابيًا والسؤال عن كيفية مساهمة خلايا عصبية معينة في السلوك”. “هذا شيء لم نتمكن من القيام به من قبل.”
وباستخدام الذكاء الاصطناعي الجديد، اكتشف فريق كاولي أن دماغ ذبابة الفاكهة يستخدم “الرمز السكاني” لمعالجة البيانات المرئية. فبدلاً من نوع واحد من الخلايا العصبية يربط كل سمة بصرية بفعل ما، كما كان مفترضًا سابقًا، كانت هناك حاجة إلى مجموعات عديدة من الخلايا العصبية لنحت السلوك.
يبدو الرسم التخطيطي لهذه المسارات العصبية وكأنه خريطة مترو أنفاق معقدة بشكل لا يصدق وسيستغرق فك شفرتها سنوات. ومع ذلك فهو يوصلنا إلى حيث يجب أن نذهب. إنه يسمح للذكاء الاصطناعي الخاص بـ Cowley بالتنبؤ بكيفية تصرف ذبابة الفاكهة الحقيقية عند تعرضها للمحفزات البصرية.
هل يعني هذا أن الذكاء الاصطناعي يمكنه في يوم من الأيام التنبؤ بالسلوك البشري؟ ليس بهذه السرعة. يحتوي دماغ ذبابة الفاكهة على حوالي 100000 خلية عصبية. الدماغ البشري لديه ما يقرب من 100 مليار.
“هذا هو شكل ذباب الفاكهة. يقول كاولي، في إشارة إلى خريطة مترو الأنفاق: “يمكنك أن تتخيل كيف يبدو نظامنا البصري”.
ومع ذلك، يأمل كاولي أن يساعدنا نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص به يومًا ما في فك رموز الحسابات التي يقوم عليها النظام البصري البشري.
“سيستغرق هذا عقودًا من العمل. يقول كاولي: “لكن إذا تمكنا من معرفة ذلك، فإننا سنكون متقدمين على اللعبة”. “من خلال التعلم [fly] بالحسابات، يمكننا بناء نظام بصري اصطناعي أفضل. والأهم من ذلك أننا سوف نفهم اضطرابات الجهاز البصري بمزيد من التفصيل.
كم أفضل؟ سيكون عليك رؤيته لتصدقه.
حول أخبار البحث هذه في الذكاء الاصطناعي وعلم الأعصاب
الكاتب: سارة جيارنييري
مصدر: CSHL
اتصال:سارة جيارنييري – CSHL
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار علم الأعصاب
البحث الأصلي: حرية الوصول.
“يكشف رسم خرائط الوحدات النموذجية على الخلايا العصبية البصرية عن الكود السكاني للسلوك الاجتماعي» بقلم بنيامين كاولي وآخرون. طبيعة
خلاصة
يكشف رسم خرائط الوحدات النموذجية على الخلايا العصبية البصرية عن الكود السكاني للسلوك الاجتماعي
إن التنوع الغني للسلوكيات التي لوحظت في الحيوانات ينتج عن التفاعل بين المعالجة الحسية والتحكم الحركي. لفهم هذه التحولات الحسية الحركية، من المفيد بناء نماذج لا تتنبأ فقط باستجابات الخلايا العصبية للمدخلات الحسية، ولكن أيضًا كيف تساهم كل خلية عصبية بشكل سببي في السلوك.
نعرض هنا نهجًا جديدًا للنمذجة لتحديد رسم خرائط فردي بين الوحدات الداخلية للشبكة العصبية العميقة والخلايا العصبية الحقيقية من خلال التنبؤ بالتغيرات السلوكية الناتجة عن الاضطرابات المنهجية لأكثر من عشرة أنواع من 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 نطبق هذا النهج لنمذجة التحولات الحسية الحركية لـ ذبابة الفاكهة سوداء البطن الذكور أثناء السلوك الاجتماعي المعقد والموجه بصريًا.
تشكل الخلايا العصبية الإسقاطية البصرية الموجودة في الواجهة بين الفص البصري والدماغ المركزي مجموعة من القنوات المنفصلة، ويشير العمل السابق إلى أن كل قناة تشفر ميزة بصرية محددة لتحفيز سلوك معين.
ويصل نموذجنا إلى نتيجة مختلفة: مجموعات من الخلايا العصبية الإسقاطية البصرية، بما في ذلك الخلايا العصبية المشاركة في السلوكيات غير الاجتماعية، تحدد التفاعلات بين الذكور والإناث، وبالتالي تشكل كودًا سلوكيًا غنيًا للسكان.
بشكل عام، يقوم إطار عملنا بدمج التأثيرات السلوكية الناجمة عن الاضطرابات العصبية المختلفة في نموذج واحد موحد، مما يوفر خريطة من التحفيز إلى نوع الخلية العصبية إلى السلوك، وتمكين الدمج المستقبلي لمخططات الأسلاك الخاصة بالدماغ في النموذج.
