Cercetătorii au recreat ceea ce vedeau șoarecii doar din activitatea creierului

O echipă de cercetători a reușit să reconstruiască videoclipuri pe baza activității creierului unor șoareci, fără să folosească imaginile pe care animalele le vedeau în momentul respectiv. Sistemul a analizat semnalele produse de neuroni din cortexul vizual și a generat videoclipuri de 10 secunde care semănau cu scenele prezentate animalelor.

Cercetarea, realizată de oameni de știință de la University College London (UCL) și publicată în eLife, oferă o metodă prin care cercetătorii pot observa mai direct felul în care creierul transformă informația primită de la ochi într-o reprezentare internă a lumii, scrie Science Daily.

Rezultatul este important nu doar pentru că permite reconstruirea unor imagini din activitatea neuronală. Cercetătorii vor să folosească metoda pentru a afla unde apar diferențele dintre ceea ce se află efectiv în fața ochilor și ceea ce ajunge să fie reprezentat în creier.

Cum au transformat activitatea neuronilor în videoclipuri

Oamenii de știință încearcă de ani buni să afle cum interpretează creierul informațiile vizuale. În experimente realizate pe oameni, cercetătorii au prezentat imagini sau videoclipuri și au folosit investigații precum fMRI pentru a măsura activitatea cerebrală. Pe baza acestor date, unele sisteme au încercat apoi să reconstruiască informația vizuală.

Vezi și:

Condiția pentru ca românii să-și recupereze banii plătiți în plus prin ROBOR. Pașii pentru obținerea compensației de la bancă

Studiul UCL folosește o abordare diferită. În loc să analizeze semnale provenite dintr-o zonă extinsă a creierului, cercetătorii au urmărit activitatea unor celule individuale din cortexul vizual al șoarecilor. Aceste măsurători oferă informații mult mai detaliate despre modul în care este reprezentată informația vizuală la nivel neuronal.

Pentru reconstrucție, echipa a pornit de la un model de codare neuronală dinamică dezvoltat inițial de un alt grup de cercetători pentru competiția Sensorium din 2023. Modelul poate anticipa modul în care răspund neuronii unui șoarece atunci când acesta urmărește un videoclip și ține cont inclusiv de mișcările animalului și de modificările diametrului pupilei.

Cercetătorii UCL au adaptat metoda folosind același set de date. Mai întâi au calculat cum ar fi trebuit să se comporte neuronii dacă șoarecele s-ar fi uitat la un ecran gol. Apoi au comparat această estimare cu activitatea neuronală observată în timp ce animalul urmărea un videoclip.

Vezi și:

O nouă țintă pentru inflamația din creier ar putea conta în Alzheimer și Parkinson. Ce au descoperit cercetătorii

Premiul Nobel pentru Medicină 2026, acordat cercetătorilor care au găsit o metodă de a „aprinde” și „stinge” neuronii cu lumină

Activitatea celulelor cerebrale fusese măsurată printr-o tehnică de imagistică microscopică ce identifică neuronii activi pe baza creșterilor localizate ale nivelului de calciu din celule.

Algoritmul a folosit diferența dintre activitatea estimată și cea măsurată pentru a modifica treptat pixelii unui videoclip inițial gol. Cu fiecare ajustare, imaginea reconstruită devenea mai apropiată de videoclipul pe care șoarecele îl vedea în realitate.

Creierul nu înregistrează pur și simplu ceea ce vedem

După antrenarea modelului, cercetătorii au trecut la un test mai dificil. Șoarecii au urmărit un videoclip care nu fusese inclus în datele folosite pentru antrenarea sistemului. Algoritmul a primit doar activitatea cerebrală înregistrată în timpul vizionării.

Pe baza acestor semnale, a reușit să reconstruiască un videoclip de 10 secunde care semăna cu materialul original. Faptul că scena nu făcuse parte din datele de antrenament sugerează că sistemul nu reproducea pur și simplu videoclipuri memorate, ci folosea tiparele activității neuronale pentru a deduce informația vizuală.

Pentru a verifica rezultatul, cercetătorii au comparat videoclipul original cu cel reconstruit folosind corelația pixelilor. Analiza a indicat diferențe relativ mici în sincronizarea celor două materiale, deși metoda are în continuare limite în ceea ce privește rezoluția imaginii și dimensiunea scenei care poate fi reconstruită.

Un alt rezultat important a fost că precizia creștea atunci când modelul primea date de la un număr mai mare de neuroni. Acest lucru arată cât de importantă este colectarea unor seturi de date neuronale cât mai complete pentru obținerea unor reconstrucții mai bune.

Cercetătorii vor să îmbunătățească în continuare rezoluția videoclipurilor și să reconstruiască o parte mai mare din ceea ce vede animalul. În același timp, metoda le poate permite să investigheze o întrebare mult mai interesantă: cât de diferită este imaginea construită de creier față de realitatea din fața noastră?

Vederea nu funcționează precum o cameră care înregistrează fiecare detaliu fără modificări. Creierul interpretează permanent informațiile primite, filtrează anumite elemente și acordă mai multă importanță altora. Prin compararea directă dintre scena reală și reprezentarea ei neuronală, cercetătorii speră să identifice mai precis locurile în care apar aceste transformări.

EXPERIENȚĂ Sony ULT TOWER 5 versus Sony ULT TOWER 7 – ce înseamnă o boxă de petrecere portabilă în 2026 și care este cea mai potrivită pentru amatorul de bass din tine