Группа исследователей из Университетского колледжа Лондона (UCL) совершила прорыв в нейробиологии: им удалось воспроизвести 10-секундные видеоклипы, основываясь исключительно на активности зрительной коры мозга мышей. Результаты работы, опубликованные в авторитетном научном журнале eLife, открывают новые горизонты в понимании того, как живые существа обрабатывают визуальную информацию.

От общих зон к отдельным клеткам

Попытки расшифровать зрительные образы с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) проводились и ранее, но преимущественно на людях. Существующие методики позволяли фиксировать лишь усредненные изменения в крупных зонах мозга, что не давало возможности восстановить детальную картинку.

Новая британская методика работает на принципиально ином уровне — одноклеточном. Это позволило ученым получить данные высокой точности, недоступные при традиционном сканировании.

Технология генерации видео

В основе исследования лежит сложный поэтапный алгоритм, сочетающий биологические измерения и искусственный интеллект. Процесс разбит на три ключевых этапа:

  • Регистрация вспышек кальция. Для фиксации активности нейронов ученые использовали высокоточную оптическую микроскопию. Метод реагирует на локальные всплески уровня кальция, которые возникают в момент, когда конкретная клетка посылает электрический импульс.
  • Учет физиологических параметров. Специальная нейросетевая модель анализировала активность клеток, одновременно учитывая движения самой мыши и текущий диаметр ее зрачков во время просмотра видео.
  • Генерация с «чистого листа». Алгоритм начинал работу с абсолютно пустого черного экрана. Шаг за шагом он корректировал пиксели, пока прогнозируемая моделью реакция мозга на картинку не совпала с реальными измерениями импульсов животного.

В итоге ИИ сгенерировал точную копию 10-секундного ролика, который мышь смотрела во время эксперимента. Важно отметить, что для проверки использовались совершенно новые видео, не применявшиеся при предварительном обучении компьютерной модели.

Качество зависит от количества нейронов

Исследователи выявили четкую закономерность: чем больше индивидуальных нейронов подключали к считыванию данных, тем выше становились четкость и детализация финального изображения.

Мозг как процессор, а не зеркало

Главная цель разработки — не просто трансляция изображений с головы, а изучение фундаментальных различий между реальной физической картинкой и тем, как ее отражает живая нервная система. Ученые подчеркивают: в голове живых существ нет идеального зеркального отражения мира.

Зрительная система действует как сложный процессор, который намеренно деформирует, смещает и акцентирует определенные элементы информации. Такие отклонения от объективной реальности — не техническая ошибка эволюции, а важная адаптивная функция. Она помогает организму мгновенно интерпретировать угрозы, фокусироваться на движении и дополнять сенсорные данные для выживания.

Планы на будущее

В дальнейшем исследователи планируют расширить зону сканирования коры головного мозга. Это позволит создавать более широкие и четкие панорамы воспроизводимых воспоминаний, углубляя понимание работы нейронных сетей.