Група дослідників з Університетського коледжу Лондона (UCL) здійснила прорив у нейробіології: їм вдалося відтворити 10-секундні відеоролики, спираючись виключно на активність зорової кори мозку мишей. Результати роботи, опубліковані в авторитетному науковому журналі eLife, відкривають нові горизонти в розумінні того, як живі організми обробляють візуальну інформацію.

Від загальних зон до окремих клітин

Спроби розшифрувати зорові образи за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії (фМРТ) проводилися і раніше, але переважно на людях. Існуючі методики дозволяли фіксувати лише усереднені зміни в великих зонах мозку, що не давало можливості відновити детальну картинку.

Нова британська методика працює на принципово іншому рівні — одноклітинному. Це дозволило вченим отримати дані високої точності, недоступні при традиційному скануванні.

Технологія генерації відео

В основі дослідження лежить складний поетапний алгоритм, що поєднує біологічні вимірювання та штучний інтелект. Процес розбито на три ключові етапи:

  • Реєстрація спалахів кальцію. Для фіксації активності нейронів вчені використовували високоточну оптичну мікроскопію. Метод реагує на локальні сплески рівня кальцію, які виникають у момент, коли конкретна клітина посилає електричний імпульс.
  • Урахування фізіологічних параметрів. Спеціальна нейромережева модель аналізувала активність клітин, одночасно враховуючи рухи самої миші та поточний діаметр її зіниць під час перегляду відео.
  • Генерація з «чистого аркуша». Алгоритм починав роботу з абсолютно порожнього чорного екрану. Крок за кроком він коригував пікселі, доки прогнозована моделлю реакція мозку на картинку не збіглася з реальними вимірюваннями імпульсів тварини.

В підсумку ШІ згенерував точну копію 10-секундного ролика, який миша дивилася під час експерименту. Важливо зазначити, що для перевірки використовувалися зовсім нові відео, не застосовувані під час попереднього навчання комп'ютерної моделі.

Якість залежить від кількості нейронів

Дослідники виявили чітку закономірність: чим більше індивідуальних нейронів підключали до зчитування даних, тим вищою ставав чіткість та деталізація фінального зображення.

Мозок як процесор, а не дзеркало

Головна мета розробки — не просто трансляція зображень з голови, а вивчення фундаментальних відмінностей між реальною фізичною картинкою та тим, як її відображає жива нервова система. Вчені підкреслюють: у голові живих істот немає ідеального дзеркального відображення світу.

Зорова система діє як складний процесор, який навмисно деформує, зміщує та акцентує певні елементи інформації. Такі відхилення від об'єктивної реальності — не технічна помилка еволюції, а важлива адаптивна функція. Вона допомагає організму миттєво інтерпретувати загрози, фокусуватися на русі та доповнювати сенсорні дані для виживання.

Плани на майбутнє

У подальшому дослідники планують розширити зону сканування кори головного мозку. Це дозволить створювати ширші та чітші панорами відтворюваних спогадів, поглиблюючи розуміння роботи нейронних мереж.