Oamenii de știință au creat o reconstrucție 3D a creierului unei muște a fructelor care conține peste 3.000 de neuroni și jumătate de milion de sinapse. Noua reconstrucție 3D dezvăluie arhitectura sistemului nervos al insectelor, inclusiv tipurile de neuroni și interconexiunile acestora, oferind perspective asupra modului în care creierul procesează informațiile și generează comportamentul. Studiul a constatat că creierul este foarte interconectat, cu feedback abundent de la neuronii descendenți și multiple motive de circuite noi. Unele caracteristici ale creierului Drosophila sunt similare cu cele mai recente arhitecturi de învățare profundă, oferind o bază pentru viitoare studii experimentale și teoretice ale circuitelor neuronale. Descoperirile deschid calea pentru o mai bună înțelegere a funcției creierului, cu potențiale aplicații în inteligența artificială și robotică.
O echipă de oameni de știință condusă de Winding și colab. de la Universitatea din Cambridge, folosind microscopia electronică, pentru a vizualiza creierul larvei Drosophila melanogaster și pentru a reconstrui cu precizie conexiunile sinaptice ale acestuia. Descoperirile lor au fost Publicat în Science. Analiza a arătat că creierul larvarului conține 3.016 neuroni și 548.000 de sinapse. Cercetătorii au efectuat o analiză detaliată a arhitecturii circuitelor creierului, inclusiv tipuri de conexiuni și neuroni, hub-uri de rețea și decorațiuni de circuite. Ei au descoperit că majoritatea axonilor intrinseci și extrinseci ai creierului (73%) au fost postsinaptici ai centrului de învățare sau presinaptici ai neuronilor dopaminergici care conduc învățarea. Mai mult, au dezvoltat un algoritm pentru a urmări propagarea la nivel de creier a semnalelor pe căile multisinaptice și pentru a analiza căile înainte (senzoriale la ieșire) și feedback, integrarea multisenzorială și interacțiunile din emisferă.
Echipa a descoperit, de asemenea, o integrare multisenzorială extinsă în tot creierul și căi multiple interconectate de adâncimi diferite, de la neuronii senzoriali la neuronii producători care formează o rețea de procesare distribuită. Creierul avea o structură foarte repetitivă, 41% dintre neuroni primind intrări repetitive pe termen lung. Cu toate acestea, repetiția nu a fost distribuită uniform și a fost deosebit de mare în regiunile implicate în învățare și alegerea acțiunii. Neuronii dopaminergici care stimulează învățarea au fost printre cei mai frecvent replicați neuroni din creier. Mulți dintre neuronii corespunzători, proiectați peste emisferele cerebrale, aveau axoni și sinapse interne și externe unul cu celălalt, facilitând comunicarea între cele două emisfere.
aplicații în inteligența artificială
Rețeaua neuronală completă cu rezoluție sinaptică a creierului larvelor Drosophila va fi un studiu de referință de durată, oferind o bază pentru multe studii teoretice și experimentale ale funcției creierului. De asemenea, este posibil ca unele dintre caracteristicile arhitecturale observate în creierul larvelor de Drosophila să poată fi utilizate pentru a informa arhitecturile inteligenței artificiale (AI). În special, natura repetitivă a sinapselor Drosophila poate oferi o perspectivă asupra modului în care algoritmii AI pot fi concepuți pentru a imita mai bine procesele umane de luare a deciziilor.
Mai mult, comparațiile dintre conexiunile neuronale ale diferitelor organisme pot dezvălui arhitecturi de circuite comune și distincte care stau la baza diferențelor de comportament dintre organisme. Astfel de informații pot fi aplicate în sistemele AI pentru algoritmi de învățare și procese decizionale mai eficiente.
Conectivitatea sinaptică recent stabilită a creierului larvelor de Drosophila oferă informații valoroase asupra rolurilor sale funcționale și a motivelor circuitelor. Este posibil ca unele dintre aceste descoperiri să aibă aplicații în inteligența artificială și robotică, ceea ce ar putea duce la îmbunătățirea algoritmilor de luare a deciziilor și a proceselor de învățare.
„Organizator. Scriitor general. Prieten al animalelor de pretutindeni. Specialist în cultură pop. Expert în internet amator. Explorator.”