Британские ученые впервые реконструировали короткие видеоролики, основываясь исключительно на данных об активности мозга мышей. Исследование, проведенное в Университетском колледже Лондона, открывает новый способ изучить, как мозг преобразует зрительные сигналы во внутреннее представление о мире. Результаты работы опубликованы в журнале eLife.
В отличие от предыдущих экспериментов на людях, где для считывания сигналов мозга использовали фМРТ, новая методика полагается на данные с отдельных нейронов. Такой подход позволяет получить более детальную картину того, как зрительная информация кодируется в зрительной коре. Исследователи регистрировали активность клеток мозга мышей, пока те смотрели видео, а затем использовали эти данные для генерации изображения.
Для реконструкции видео команда применила и доработала нейросетевую модель, которая предсказывает реакцию отдельных нейронов на визуальные стимулы, учитывая также движения животного и изменение диаметра зрачков. Алгоритм начинал с пустого экрана и постепенно менял пиксели, стремясь добиться, чтобы предсказанная им активность мозга соответствовала реально измеренной. Активность нейронов измеряли с помощью микроскопической визуализации по локальному повышению уровня кальция в клетках.
Ключевым этапом стал эксперимент с видео, которое модель никогда ранее не видела. Система смогла успешно восстановить десятисекундный ролик, опираясь только на новые данные нейронной активности. Это доказывает, что алгоритм не просто запоминает образы, а способен декодировать визуальную информацию из паттернов активности мозга. По словам ведущего автора доктора Джоэла Бауэра, точность реконструкции возрастала по мере увеличения числа нейронов, данные с которых учитывала модель.
Ученые отмечают, что пока существуют ограничения по разрешению изображения и размеру воссоздаваемой части визуальной сцены. Дальнейшая работа будет направлена на улучшение этих параметров. Главная цель исследователей – понять, насколько внутреннее представление мира в мозге отличается от физической реальности. Мозг не просто записывает информацию как камера, а постоянно её интерпретирует, фильтрует и изменяет. Новая технология позволит изучить, как и где происходят эти преобразования.
