Ученые восстановили видео по сигналам мозга мышей
Специалисты Университетского колледжа Лондона разработали революционную технологию воспроизведения видеоматериалов на основе анализа электрической активности зрительной коры мозга мышей. Результаты работы опубликованы в журнале eLife.
Одноклеточный уровень анализа — прорыв в декодировании мозга
Предыдущие попытки расшифровать визуальные образы при помощи функциональной томографии проводились и на людях, однако они фиксировали лишь общие усредненные изменения в больших участках мозга. Британские ученые пошли намного дальше — их подход базируется на анализе активности отдельных клеток.
Методика состоит из трех последовательных этапов. Сначала исследователи регистрировали вспышки кальция с помощью высокоточной оптической микроскопии, улавливая локальные всплески при каждом электрическом импульсе нейрона. Одновременно специальная нейросетевая модель учитывала движения самой мыши и диаметр её зрачков во время просмотра видео.
На третьем этапе алгоритм начинал с совершенно чёрного экрана и пошагово корректировал пиксели до тех пор, пока прогнозируемая реакция мозга не совпадала с реальными измерениями. В итоге система сумела сгенерировать точную копию 10-секундного видео, которое смотрело животное во время эксперимента.
Проверка проводилась на совершенно новых видеороликах, не использовавшихся при обучении модели. Учёные выявили чёткую зависимость: чем больше отдельных нейронов подключали к считыванию данных, тем выше становились чёткость и детализация восстановленного изображения.
Как мозг интерпретирует реальность
Главная задача исследования — не просто передача изображений из мозга, а понимание фундаментальных различий между объективной реальностью и тем, как её воспринимает живая нервная система. Учёные подчёркивают, что в голове животного нет идеального зеркального отражения окружающего мира.
Зрительная система работает как сложный процессор, целенаправленно деформирующий, смещающий и выделяющий определённые элементы информации. Такие отклонения от объективной реальности — не ошибка эволюции, а важная адаптивная функция. Она помогает быстро интерпретировать угрозы, сконцентрироваться на движущихся объектах и дополнить сенсорные данные для выживания.
В будущем исследователи планируют расширить область сканирования коры мозга, чтобы воспроизводить более широкие и детальные панорамы визуальных воспоминаний.
