Como un piloto puede practicar tácticas en un simulador de vuelo, los científicos pronto pueden experimentar en la imitación realista del mouse. En un nuevo estudio, investigadores y colegas de Stanford Medicine utilizaron un modelo de inteligencia artificial para hacer que esta parte del cerebro del ratón actúe sobre información visual.
Los gemelos digitales fueron entrenados en los principales datos de actividades mentales cuando vieron los clips de la película de la corteza visual de ratas reales. Luego puede predecir la reacción de decenas de miles de neuronas y reacciones a nuevos videos y fotos.
Los gemelos digitales pueden hacer que el interno del cerebro funcione más fácilmente y más eficientes.
“Si hace una muestra del cerebro y es muy preciso, significa que puede tener muchas experiencias”, PhD, PhD, profesor de Stanford Medicine’s Stanford Medicine y autor principal del estudio publicado el 10 de abril. Naturaleza. “Las personas que son las más prometedoras que puedes probar nuevamente en la mente real”.
El principal autor de este estudio es Eric Wang, PhD, quien es estudiante de medicina en Beller College of Medicine.
Más allá de la distribución de la capacitación
A diferencia de los modelos AI anteriores de corteza visual, que solo puede imitar la respuesta del cerebro a este tipo de estímulo en los datos de entrenamiento, el nuevo modelo puede predecir la respuesta del cerebro a la amplia gama de nuevas entradas visuales. Incluso puede eliminar las propiedades físicas de cada neurona.
El nuevo modelo es un ejemplo de un modelo de base, una clase relativamente nueva de modelos de IA que es capaz de aprender de los principales datos, luego implementar este conocimiento a nuevas tareas y nuevos tipos de datos, o llamar a los investigadores “para normalizar la distribución de la capacitación”.
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“En muchos sentidos, las semillas de la inteligencia tienen la capacidad de normalizar firmemente”, dijo Tolias. “El objetivo final, Holi Grill, es normalizar escenarios más allá de su distribución de entrenamiento”.
Películas de ratón
Para entrenar el nuevo modelo de IA, los investigadores registraron por primera vez la actividad mental de las ratas reales mientras miraban las películas. Las películas lo estimarán idealmente lo que los ratones pueden ver en entornos naturales.
“Es muy difícil para los ratones hacer un modelo de película realista, porque nadie hace películas de Hollywood para ratones”, dijo Tolias. Pero las películas de acción se acercaron.
Hay una visión de baja resolución en los ratones, es similar a nuestra visión periférica, lo que significa que ven principalmente movimientos en lugar de detalles o color. “A ratas les gusta el movimiento, que moviliza firmemente su sistema visual, por lo que les mostramos películas que tienen mucha acción”, dijo Tolias.
En muchas sesiones de observación, los investigadores registraron más de 900 minutos de actividad mental de ocho ratones, como clips de películas llenas de acción, como Loco max. Las cámaras monitorearon el movimiento y el comportamiento de sus ojos.
Los investigadores utilizaron datos generales para capacitar un modelo básico, después de lo cual se puede personalizar un poco de capacitación adicional en el gemelo digital de cualquier mouse individual.
Predicciones correctas
Estos gemelos digitales pudieron impedir de cerca la actividad neurológica de sus contrapartes biológicas en respuesta a numerosas estimulaciones visuales nuevas, incluidos videos e imágenes estáticas. Tolias dijo que grandes cantidades de datos generales de entrenamiento fueron la clave para el éxito de los gemelos digitales. “Eran impresionantemente precisos porque fueron entrenados en datos tan grandes”.
Aunque solo entrenan en actividad neurológica, los nuevos modelos pueden normalizar otros tipos de datos.
Un gemelo digital de ratón especial pudo predecir los contactos entre miles de neuronas en la corteza visual, junto con miles de neuronas.
Los investigadores confirmaron estas predicciones contra la alta resolución de la corteza visual de este ratón, la imagen del microscopio electrónico, que era parte de un proyecto importante para hacer que la estructura y la estructura de la corteza visual del ratón funcionen con un detalle extraordinario. Los resultados de este proyecto, conocido como Micron, aparecieron simultáneamente Naturaleza.
Abra la caja negra
Dado que un ratón gemelo digital puede funcionar más tiempo, los científicos pueden realizar principalmente experiencias prácticamente infinitas en el mismo animal. Los experimentos que llevan años se pueden completar en horas, y millones de experimentos pueden ejecutarse simultáneamente, lo que acelera la investigación sobre cómo el cerebro sigue los principios de información e inteligencia.
“Estamos tratando de abrir la caja negra, así que para hablar, comprender, comprender el cerebro a nivel de las neuronas o la población de neuronas individuales y cómo trabajan juntos para codificar la información”, dijo Tolias.
De hecho, los nuevos modelos ya están ganando nuevas ideas. En otro estudio relevante, también apareció en simultáneamente NaturalezaLos investigadores utilizaron un gemelo digital para descubrir cómo las neuronas en la corteza visual eligen otras neuronas con las que se forman los contactos.
Los científicos sabían que las neuronas similares forman vínculos, ya que las personas forman amistad. Digital Twin reveló qué similitudes son las más importantes. Las neuronas prefieren conectarse con neuronas que responden al mismo estímulo.
“Esto es como si alguien eligiera a los amigos sobre la base de su elección y no de dónde están”, dijo Tolias. “Aprendimos principios más claros de cómo se organiza el cerebro”.
Los investigadores tienen la intención de extender su modelado a otras áreas del cerebro y los animales, incluidas habilidades académicas más modernas, incluido el privado.
“Finalmente, creo que sería posible hacer gemelos digitales de las partes mínimas del cerebro humano”, dijo Tolias. “Es solo la punta del iceberg”.
Investigadores de la Universidad de Gutangan y el Instituto Alan para Brian Science desempeñaron un papel vital en el trabajo.
Este estudio tiene la actividad de los proyectos de investigación avanzada de inteligencia, una subvención de neuronics de la Fundación Nacional de Ciencias, Instituto Nacional de Salud Mental, Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y accidente cerebrovascular (Grant U19MH114830), Instituto Nacional de Ojos para Subvenciones y Gran Bancos (subvenciones U19MH114830). La subvención para el Consejo Europeo de Investigación fue financiada. Forschungsgemeinschaft.
