Neuronaučnici su otkrili kako se senzorni unos transformiše u motoričku akciju u više regiona mozga kod miševa. Istraživanje, sprovedeno u Sainsburi Vellcome Centru na UCL, pokazuje da je donošenje odluka globalni proces u mozgu koji je koordinisan učenjem. Nalazi bi mogli pomoći istraživanju veštačke inteligencije pružanjem uvida u to kako da se dizajniraju više distribuirane neuronske mreže.
„Ovaj rad objedinjuje koncepte koji su prethodno opisani za pojedinačne oblasti mozga u koherentan pogled koji se preslikava na neuronsku dinamiku u celom mozgu. Sada imamo potpunu sliku onoga što se dešava u mozgu dok se senzorni unos transformiše kroz proces odlučivanja u akciju, “ objasnio je profesor Tom Mrsić-Flogel, direktor Centra za dobrodošlicu Sainsburi na UCL i dopisni autor rada.
Studija, objavljena u časopisu Nature, opisuje kako su istraživači koristili sonde Neuropikels, najsavremeniju tehnologiju koja omogućava simultano snimanje na stotine neurona u više regiona mozga, kako bi proučavali miševe koji učestvuju u zadatku donošenja odluka.
Zadatak, koji je razvila dr Ivana Oršolić iz SVC, omogućio je timu da napravi razliku između senzorne obrade i motoričke kontrole. Istraživači su takođe otkrili doprinos učenja kroz proučavanje životinja obučenih za zadatak i upoređivanje sa naivnim životinjama.
„Često donosimo odluke na osnovu dvosmislenih dokaza. Na primer, kada počne da pada kiša, morate da odlučite koliko česte kapi kiše treba da budu pre nego što otvorite svoj kišobran. Proučavali smo ovu istu dvosmislenu integraciju dokaza kod miševa da bismo razumeli kako mozak obrađuje perceptualne odluke“, objasnio je dr. Michael Lohse, postdoktorski saradnik Sir Henri Vellcome u SVC-u i zajednički prvi autor rada.
Miševi su obučeni da stoje mirno dok su posmatrali vizuelni obrazac koji se kreće na ekranu. Da bi dobili nagradu, miševi su morali da ližu izliv kada su otkrili stalno povećanje brzine kretanja vizuelnog uzorka. Zadatak je koncipiran tako da brzina kretanja nikada nije bila konstantna, već je neprekidno fluktuirala.
Vreme povećanja prosečne brzine takođe se menjalo od pokušaja do pokušaja, tako da miševi nisu mogli jednostavno da se sete kada je došlo do trajnog povećanja. Dakle, miševi su morali stalno da obraćaju pažnju na stimulus i integrišu informacije kako bi utvrdili da li je došlo do povećanja brzine.
„Obučavanjem miševa da miruju, analiza podataka koju smo mogli da izvršimo bila je mnogo čistija i zadatak nam je omogućio da pogledamo kako neuroni prate nasumične fluktuacije brzine pre nego što miševi izvrše akciju“, objasnio je dr Andrej Hilkevič, viši naučni saradnik u laboratoriji Mrsić-Flogel i zajednički prvi autor na radu.
„Kod obučenih miševa, otkrili smo da ne postoji nijedan region mozga koji integriše senzorne dokaze ili orkestrira proces. Umesto toga, pronašli smo neurone koji su retko, ali široko raspoređeni u moždanoj vezi senzornih dokaza i pokretanja akcije.“
Istraživači su snimali sa svakog miša više puta i prikupili podatke od preko 15.000 ćelija u 52 regiona mozga kod 15 obučenih miševa. Da bi pogledao učenje, tim je takođe uporedio rezultate sa snimcima naivnih miševa.
„Otkrili smo da kada miševi ne znaju šta znači vizuelni stimulans, oni predstavljaju samo informacije u vizuelnom sistemu u mozgu i nekoliko regiona srednjeg mozga. Nakon što nauče zadatak, ćelije integrišu dokaze po celom mozgu, “ objasnio je dr Lohse.
U ovoj studiji, tim je posmatrao samo naivne životinje i one koje su u potpunosti naučile zadatak, ali se u budućem radu nadaju da će otkriti kako se proces učenja odvija praćenjem neurona tokom vremena kako bi se videlo kako se menjaju dok miševi počinju da razumeju zadatak. .
Istraživači takođe žele da istraže da li određena područja u mozgu deluju kao uzročna čvorišta u uspostavljanju ovih veza između senzacija i akcija.
Brojna dodatna pitanja koja je pokrenula studija uključuje kako mozak uključuje očekivanje kada će se brzina vizuelnog uzorka povećati tako da životinje reaguju na stimulus samo kada su informacije relevantne. Tim planira da dalje proučava ova pitanja koristeći skup podataka koji su prikupili.
