Studiul dezvăluie detalii despre formele complicate ale rețelelor vizuale la șoareci

Studiul dezvăluie detalii despre formele complicate ale rețelelor vizuale la șoareci

Un nou studiu pe șoareci a dezvăluit detalii nevăzute până acum despre modul în care se formează rețeaua vizuală complicată în interiorul lor. Această cercetare ar putea informa cercetările viitoare în tratamentul orbirii congenitale. Dar având în vedere paralelele dintre țesutul neuronal biologic și inteligența artificială digitală, această cercetare ar putea ajuta, de asemenea, dezvoltatorii de software să creeze inteligențe artificiale mai bune și mai universale.

Dacă ai putea vedea natura de rețea a neuronilor și structurilor care alcătuiesc creierul și sistemele senzoriale ale animalelor, ai putea crede că a fost doar o mizerie complicată și întâmplătoare. Dar cercetătorii, cum ar fi oamenii de știință în neuroștiință, pot analiza acest haos și nu numai să obțină structuri discrete, ci și să le determine funcțiile. Recent, profesorul Kenichi Ohki și profesorul asistent Tomonari Murakami de la Departamentul de Fiziologie de la Universitatea din Tokyo și echipa lor au studiat o anumită formație pentru a afla cum se formează -; sistemul de vedere.

Ochii, anumite părți ale creierului și rețeaua neuronală care le conectează formează sistemul vizual. O analogie aproximativă ar putea fi o cameră conectată printr-un cablu la un ecran pe care sinele tău conștient îl poate observa. Dar o descriere biologică precisă a acestui sistem este extrem de complicată.”

Tomonari Murakami, profesor asistent, Departamentul de Fiziologie, Universitatea din Tokyo

Murakami adaugă: „Există un număr mare de zone corticale vizuale aranjate în straturi care formează un fel de structură ierarhică. Această idee nu este nouă, dar nu se știa cum există conexiuni între etapele incipiente ale acestei rețele, sau zonele și zonele primare implicate în procesarea semnalelor vizuale, sau zonele corticale vizuale superioare, se formează în timpul dezvoltării. Am vrut să aflăm cum se întâmplă acest lucru”.

Echipa a studiat sistemele vizuale în curs de dezvoltare ale șoarecilor. În special, au analizat zonele numite regiuni corticale și talamice. Prin observarea modului în care rețelele de neuroni din aceste regiuni s-au dezvoltat la șoarecii nou-născuți și când aceste rețele au devenit active, echipa a reușit să descrie în general mecanismele care controlează creșterea sistemului vizual.

„Pe măsură ce am cartografiat rețeaua mereu densă de conexiuni în timp, a apărut ceva care ne-a surprins”, a spus Murakami. „Ne așteptam ca rețeaua vizuală să formeze mai întâi multe conexiuni între zonele corticale, reflectând structura ierarhică a întregului sistem. Dar, de fapt, căile neuronale paralele din retină în ochi care duc la zonele corticale se formează mai devreme.” între zonele corticale. Acest fapt nou schimbă ceea ce știm despre această zonă a dezvoltării corticale.”

Acest studiu a fost realizat nu numai pentru a satisface curiozitatea, ci și pentru că cercetările de bază de acest fel pot sta la baza cercetărilor medicale viitoare care pot îmbunătăți viața oamenilor: în acest caz, ipoteza echipei conform căreia cercetările lor asupra șoarecilor pot explica probabil dezvoltarea vizuală la primate, inclusiv la oameni. Și acest lucru, la rândul său, ar putea ajuta cercetătorii care doresc să trateze orbirea congenitală.

„Există un alt domeniu de cercetare care poate învăța și din ceea ce am făcut aici”, a spus Ohki. „Inteligenta artificială se bazează adesea pe rețele neuronale artificiale digitale. Acestea sunt de obicei structurate în mai multe straturi, ceea ce le poate oferi funcții complexe. Dar acum că am demonstrat că cel puțin unele sisteme neuronale biologice dezvoltă structuri paralele înaintea celor multistratificate, inginerii de software ar putea fi inspirați să experimenteze cu noi metode de proiectare. Este de imaginat că acest lucru îi va ajuta cu ale lor.

Sursă:

Universitatea din Tokyo

Referinţă:

Murakami, T., și colab. (2022) Strategie modulară pentru dezvoltarea rețelei vizuale ierarhice la șoareci. Natură. doi.org/10.1038/s41586-022-05045-w.

.