Vi har fått höra, "Ögonen är fönstret till själen." Tja, windows fungerar på två sätt. Våra ögon är också våra fönster mot världen. Vad vi ser och hur vi ser det hjälper till att avgöra hur vi rör oss genom världen. Med andra ord hjälper vår vision att styra våra handlingar, inklusive sociala beteenden.
Nu har en ung forskare från Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) avslöjat en viktig ledtråd om hur detta fungerar. Han gjorde det genom att bygga en speciell AI-modell av den vanliga fruktflugans hjärna. Hans verk har publicerats i Nature .
CSHL biträdande professor Benjamin Cowley och hans team finslipade sin AI-modell genom en teknik som de utvecklade kallad "knockout-träning". Först spelade de in en fruktflugahans uppvaktningsbeteende – jagande och sjöng för en hona. Därefter tystade de genetiskt specifika typer av visuella neuroner hos hanflugan och tränade sin AI för att upptäcka eventuella förändringar i beteende.
Genom att upprepa denna process med många olika typer av visuella neuron, kunde de få AI att exakt förutsäga hur den riktiga fruktflugan skulle agera som svar på varje syn av honan.
"Vi kan faktiskt förutsäga neural aktivitet beräkningsmässigt och fråga hur specifika neuroner bidrar till beteende," säger Cowley. "Det här är något vi inte kunde göra tidigare."
Med sin nya AI upptäckte Cowleys team att fruktflugans hjärna använder en "populationskod" för att bearbeta visuella data. Istället för att en neurontyp länkade varje visuell funktion till en handling, som tidigare antagits, behövdes många kombinationer av neuroner för att skulptera beteende.
Ett diagram över dessa nervbanor ser ut som en otroligt komplex tunnelbanekarta och kommer att ta år att tyda. Ändå tar det oss dit vi behöver gå. Det gör det möjligt för Cowleys AI att förutsäga hur en verklig fruktfluga kommer att bete sig när den presenteras med visuella stimuli.
Betyder detta att AI en dag skulle kunna förutsäga mänskligt beteende? Inte så fort. Fruktflugans hjärnor innehåller cirka 100 000 neuroner. Den mänskliga hjärnan har nästan 100 miljarder.
"Så här är det för fruktflugan. Du kan föreställa dig hur vårt visuella system är", säger Cowley och syftar på tunnelbanekartan.
Ändå hoppas Cowley att hans AI-modell en dag kommer hjälpa oss att avkoda de beräkningar som ligger bakom det mänskliga visuella systemet.
"Det här kommer att bli decennier av arbete. Men om vi kan räkna ut det här är vi före matchen", säger Cowley. "Genom att lära oss [fluga] beräkningar kan vi bygga ett bättre konstgjort visuellt system. Ännu viktigare, vi kommer att förstå störningar i det visuella systemet i mycket bättre detalj."
Hur mycket bättre? Du måste se det för att tro det.
Mer information: Mala Murthy, Kartläggning av modellenheter till visuella neuroner avslöjar befolkningskod för socialt beteende, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07451-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07451-8
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av Cold Spring Harbor Laboratory
