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 зображення
Останніми 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.
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 зображення
Після 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 ідентичні
Один 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.
Джерело: portaltele.com.ua