科學(xué)家通過(guò)小鼠腦活動(dòng)重建視頻揭示動(dòng)物視覺(jué)感知

科學(xué)家通過(guò)重建小鼠觀看視頻時(shí)的腦活動(dòng)，成功制作出短片，旨在揭示動(dòng)物如何感知世界。這些簡(jiǎn)短的影片雖然粗糙且像素化，但為我們提供了小鼠如何處理包含體操、騎馬和摔跤等各種運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的洞察。

該研究的核心是一個(gè)人工智能程序，它在最近的科學(xué)競(jìng)賽中獲勝，能夠預(yù)測(cè)小鼠大腦視覺(jué)皮層中的電活動(dòng)如何根據(jù)動(dòng)物所看到的內(nèi)容而變化。視覺(jué)皮層接收來(lái)自視網(wǎng)膜的原始輸入，并將其轉(zhuǎn)化為對(duì)世界的連貫視覺(jué)。

為了重建小鼠觀看的內(nèi)容，科學(xué)家首先使用紅外激光記錄嚙齒動(dòng)物觀看10秒長(zhǎng)影片時(shí)視覺(jué)皮層中神經(jīng)元的放電情況。然后，他們將空白視頻數(shù)據(jù)輸入AI程序，并逐步改變圖像，直到AI預(yù)測(cè)出與小鼠大腦中觀察到的相同的腦活動(dòng)模式。相關(guān)詳細(xì)信息已發(fā)表在《eLife》期刊上。

與人類相比，小鼠的視力較差，因此重建的視頻可能永遠(yuǎn)無(wú)法像原始視頻那樣清晰。但據(jù)粗略估計(jì)，研究人員懷疑科學(xué)家可以使畫(huà)面比目前清晰約七倍。

這并不是唯一有改進(jìn)空間的領(lǐng)域。重建的視頻本質(zhì)上是小鼠所看到屏幕的針孔視圖，但未來(lái)的工作可以利用來(lái)自雙眼的信息分別激發(fā)的腦活動(dòng)，重建動(dòng)物的整個(gè)視野。

倫敦大學(xué)學(xué)院的喬爾·鮑爾博士表示："人類的好處在于你可以直接詢問(wèn)某人，你夢(mèng)見(jiàn)了什么？你看到了什么？你產(chǎn)生了什么幻覺(jué)？但我們無(wú)法以同樣的方式接觸動(dòng)物。"

雖然鮑爾對(duì)解讀動(dòng)物大腦充滿熱情，但他對(duì)人類的平行研究更加謹(jǐn)慎。幾個(gè)研究小組正在設(shè)計(jì)從人類腦部掃描重建圖像和其他感知的方法。他說(shuō)，最終這可能導(dǎo)致侵犯人們隱私的技術(shù)。

"人類面臨的風(fēng)險(xiǎn)是，如果你能重建的不是他們所看到的，而是他們所想象的，"他說(shuō)。"我們不一定想要分享腦中發(fā)生的一切。我們神經(jīng)數(shù)據(jù)的隱私很重要，而且會(huì)變得越來(lái)越重要。"

至于動(dòng)物，他認(rèn)為這種方法可以為科學(xué)家提供關(guān)于動(dòng)物如何體驗(yàn)世界的根本性見(jiàn)解，為諸如它們?cè)趬?mèng)中看到什么、是否會(huì)被與人類相同的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)所愚弄，甚至是否會(huì)因神奇蘑菇而產(chǎn)生幻覺(jué)等問(wèn)題提供答案。

他說(shuō)，在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，可能會(huì)重建動(dòng)物體驗(yàn)的豐富感覺(jué)以及任何伴隨的情感，從而在人類和其他物種之間產(chǎn)生"一種非常深刻的共鳴"。那么人類最終能理解成為蝙蝠是什么感覺(jué)嗎？"那會(huì)很酷，"鮑爾說(shuō)。

Q&A

Q1：科學(xué)家是如何從小鼠腦活動(dòng)中重建視頻的？

A：科學(xué)家使用紅外激光記錄小鼠觀看視頻時(shí)視覺(jué)皮層中神經(jīng)元的放電活動(dòng)，然后將空白視頻數(shù)據(jù)輸入AI程序，逐步改變圖像直到AI預(yù)測(cè)出與小鼠大腦中相同的腦活動(dòng)模式，從而重建出小鼠所看到的內(nèi)容。

Q2：這項(xiàng)技術(shù)在人類身上應(yīng)用會(huì)有什么風(fēng)險(xiǎn)？

A：主要風(fēng)險(xiǎn)在于隱私侵犯。如果能夠重建人類想象的內(nèi)容而不僅僅是看到的內(nèi)容，就可能泄露人們不想分享的思維活動(dòng)。研究人員認(rèn)為神經(jīng)數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)將變得越來(lái)越重要。

Q3：未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)什么目標(biāo)？

A：未來(lái)可能重建動(dòng)物體驗(yàn)的豐富感覺(jué)和情感，回答動(dòng)物夢(mèng)境內(nèi)容、是否受視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)影響等問(wèn)題，最終在人類和其他物種間建立深層共鳴，幫助人類理解動(dòng)物的真實(shí)感知世界。