Проучването разкрива подробности за сложните визуални мрежови форми при мишки

Ново проучване при мишки разкри невиждани досега подробности за това как се формира сложната визуална мрежа в тях. Това изследване може да даде информация за бъдещи изследвания за лечение на вродена слепота. Но предвид паралелите между биологичната нервна тъкан и дигиталния изкуствен интелект, това изследване може също така да помогне на софтуерните инженери да разработят по-добри изкуствени интелекти с по-общо предназначение.

Ако можехте да видите мрежестата природа на невроните и структурите, които изграждат мозъка и сетивните системи на животните, може да си помислите, че това е просто случайна сложна бъркотия. Но изследователи като невролозите са в състояние да разгледат този хаос и да изведат не само отделни структури, но и да установят техните функции. Наскоро професор Кеничи Оки и асистент Томонари Мураками от катедрата по физиология на Университета в Токио и техният екип са изучавали определена формация, за да научат как се формира -; зрителната система.

Очите, определени части на мозъка и свързващата ги невронна мрежа образуват зрителната система. Груба аналогия може да бъде камера, свързана с кабел към екран, който вашето съзнание може да гледа. Но точното биологично описание на тази система е изключително сложно.”

Томонари Мураками, асистент, катедра по физиология, Университет на Токио

Мураками добавя: „Включени са голям брой зрителни кортикални зони и те са подредени на слоеве, които образуват вид йерархична структура. Тази идея не е нова, но не беше известно как връзките между ранните етапи на тази мрежа, или първичните зони и областите, участващи в обработката на визуални сигнали, или висшите зрителни кортикални зони, се формират по време на развитието. Ние се заехме да разберем как се случва това.

Екипът изследва развиващите се зрителни системи на мишки. По-специално те разглеждат области, наречени кортикални и таламични региони. Виждайки как мрежите от неврони в тези региони се развиват при новородени мишки и когато тези мрежи стават активни, екипът успява да опише по-общ начин механизмите, управляващи растежа на зрителната система.

„Докато записахме все по-гъстата мрежа от връзки навреме, нещо изскочи, което ни изненада“, каза Мураками. “Очаквахме визуалната мрежа първо да формира много връзки между кортикалните области, отразявайки йерархичната структура на цялата система. Но всъщност паралелните нервни пътища от ретината в очите, водещи до кортикалните области, се формират по-рано от тези сред кортикалните области. Този нов факт променя това, което знаем за тази област на кортикалното развитие.”

Това проучване е направено не само за задоволяване на любопитството, но и защото фундаментални изследвания от този вид могат да формират основата на бъдещи медицински изследвания, които могат да подобрят живота на хората: в този случай хипотезата на екипа, че техните изследвания върху мишки вероятно могат да обяснят зрителното развитие при примати, включително хора. И това от своя страна може да помогне на изследователите, които се стремят да лекуват вродена слепота.

„Има друга област на изследване, която може да се поучи от това, което сме направили и тук“, каза Охки. „Изкуственият интелект често се основава на дигитални изкуствени невронни мрежи. Те обикновено са структурирани на множество слоеве, което може да им даде сложна функционалност. Но сега, след като показахме, че поне някои биологични невронни системи развиват паралелни структури преди слоестите, софтуерните инженери могат да се вдъхновят от това, за да експериментират с нови методологии за проектиране. Възможно е това да им помогне в целта им да създадат все по-разузнавателни системи с общо предназначение, способни да решават голямо разнообразие от проблеми.

източник:

Препратки към списанието:

Мураками, Т., и др. (2022) Модулна стратегия за развитие на йерархичната визуална мрежа при мишки. Природата. doi.org/10.1038/s41586-022-05045-w.

.