Многопрофильная группа исследователей из Технологического института Джорджии обнаружила, как латеральное торможение помогает нашему мозгу обрабатывать визуальную информацию, и это может расширить наши знания о сенсорном восприятии, что приведет к применению в нейромедицине и искусственном интеллекте.
Латеральное торможение — это когда определенные нейроны подавляют активность соседних нейронов. Представьте себе художника, рисующего, затемняющего линии вокруг контуров, выделяющего границы между объектами и пространством или объектами и другими объектами.
Аналогично, в зрительной системе латеральное торможение обостряет контраст между различными визуальными стимулами.
«Это исследование действительно показывает, как наша зрительная система не только выделяет важные вещи, но и активно подавляет нерелевантную информацию на заднем плане», — сказал ведущий исследователь Билал Хайдер, доцент кафедры биомедицинской инженерии Уоллеса Х.
Коултера. «Эта способность отфильтровывать отвлекающие факторы имеет решающее значение». Понимание того, как работают эти тормозные механизмы, может помочь понять, почему людям трудно отфильтровывать отвлекающие факторы или концентрироваться на важных вещах при таких состояниях, как аутизм или СДВГ.
«Наши результаты также могут повлиять на то, как мы проектируем искусственный интеллект и нейронные сети », — сказал Хайдер, чья команда опубликовала свою работу в этом месяце в Nature Neuroscience .
«Современные системы ИИ рассматривают все вычислительные блоки одинаково, но мозг понял, как назначать специализированные вычислительные роли».
Джозеф Дель Росарио, бывший аспирант лаборатории Хайдера, был ведущим автором. Другим ключевым участником была Ханна Чой, доцент Школы математики, и ее исследовательская группа по математической нейронауке. Их команда построила вычислительные модели для проверки биологических результатов.
«Сотрудничество с математиками с целью по-настоящему понять вычислительные принципы, лежащие в основе этих тормозных процессов, является прекрасным примером того, как нейронаука может вносить вклад в такие области, как искусственный интеллект», — сказал Хайдер.
Тонкая настройка восприятия Исследование было сосредоточено на двух типах тормозных нейронов в зрительной коре: нейронах парвальбумина (PV) и нейронах соматостатина (SST).
Исследователи использовали оптогенетику — метод, который использует свет для управления активностью клеток — для активации нейронов PV и SST в зрительной коре мышей.
То, что они наблюдали, было поразительным. «Удивительно, что разные типы тормозных нейронов, похоже, выполняют разные математические вычисления, чтобы добиться подавления поля зрения», — сказал Хайдер. «Это не универсальный процесс».
Когда команда активировала нейроны PV, визуальная контрастная чувствительность равномерно снижалась, как при снижении яркости на мониторе компьютера. Активация нейронов SST приводила к более нюансированным изменениям, изменяя наклон кривой контрастной чувствительности, которая представляет собой график, показывающий, насколько хорошо ваша зрительная система может определять контраст.
«По сути, нейроны SST более точно настраивают наше восприятие контраста, уменьшая дополнительные, ненужные сигналы», — сказал Хайдер.
«Это латеральное торможение в действии. Эти тормозные нейроны играют важную роль в нашем восприятии. Мозг развил эту точную проводку и разделение труда между различными типами нейронов, чтобы они действовали как тормоза в зрительной системе, столь же важные, как и ускоритель».
Влияние латерального торможения выходит за рамки зрительной системы . Аналогичные процессы могут также работать в других чувствах, таких как слух и осязание.
По мере того, как ученые лучше понимают, как мозг фильтрует сенсорную информацию, они могут открыть новые способы улучшения или восстановления нашего общего сенсорного опыта.
Идея этой работы впервые пришла Хайдеру в голову 10 лет назад, когда он был постдоком. Он считает, что исследование может привести к новым методам лечения расстройств зрения и более гибкому ИИ.
Рубрика: Hi-Tech. Читать весь текст на android-robot.com.