Нейронный путь имеет решающее значение для успешного быстрого распознавания объектов у приматов | Советы девушкам

Исследователи Массачусетского технологического института определили мозговой путь, критически важный для того, чтобы приматы могли легко идентифицировать объекты в их поле зрения. Полученные данные обогащают существующие модели нейронных цепей, участвующих в визуальном восприятии, и помогают в дальнейшем разгадывать вычислительный код для решения распознавания объектов в мозгу приматов.

Под руководством Кохития Кар, постдока из Института исследований мозга Макговерна и Департамента мозговых и когнитивных наук, исследование рассматривало область, называемую вентролатеральной префронтальной корой (vlPFC), которая посылает сигналы обратной связи в нижнюю височную (ИТ) кору через сеть нейронов. Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы проверить, насколько важна двусторонняя обработка информации этой схемой, то есть этой повторяющейся нейронной сетью , для быстрой идентификации объектов у приматов.

Настоящее исследование, опубликованное в Neuron и доступное в открытом доступе , является продолжением предыдущей работы, опубликованной Каром и Джеймсом ДиКарло, профессором нейробиологии Питером де Флоресом, главой отдела мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института и исследователем Институт Макговерна и Центр мозга, разума и машин.

Обезьяна против машины

В 2019 году Кар, ДиКарло и его коллеги определили, что приматы должны использовать некоторые повторяющиеся схемы во время быстрого распознавания объектов . Обезьяны в этом исследовании смогли идентифицировать объекты более точно, чем спроектированные вычислительные модели с прямой связью, называемые глубокими сверточными нейронными сетями, в которых отсутствовали повторяющиеся схемы.

Интересно, что конкретные изображения, модели которых плохо справлялись с идентификацией объектов по сравнению с обезьянами, также требовали больше времени для обработки в мозгу обезьян, что позволяет предположить, что дополнительное время может быть связано с повторяющейся обработкой в ​​мозге. Однако, основываясь на исследовании 2019 года, оставалось неясным, какие именно повторяющиеся цепи были ответственны за задержку распространения информации в ИТ-коре. Вот где начинается текущее исследование.

«В этом новом исследовании мы хотели выяснить: откуда приходят эти повторяющиеся сигналы в ИТ?» Кар говорит. «Какие области, взаимно связанные с ИТ, являются наиболее важной частью этого повторяющегося контура?»

Чтобы определить это, исследователи использовали фармакологический агент, чтобы временно заблокировать активность частей vlPFC у макак, пока они занимались задачей распознавания объектов. Во время выполнения этих задач обезьяны просматривали изображения, содержащие объект, например яблоко, машину или собаку; Затем исследователи использовали слежение за глазами, чтобы определить, могут ли обезьяны правильно указать, какой объект они ранее видели, когда им было предложено выбрать два объекта.

«Мы заметили, что если вы используете фармакологические агенты для частичной инактивации vlPFC, то ухудшается как поведение обезьян, так и активность ИТ-коры, но в большей степени для определенных конкретных изображений. Эти изображения были теми же самыми, которые мы определили в предыдущем исследовании – теми, которые были плохо решены моделями «прямой связи», и на их решение в IT-коре головного мозга обезьян ушло больше времени », – говорит Кар.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что эта периодически подключаемая сеть имеет решающее значение для быстрого распознавания объектов, поведения, которое мы изучаем. Теперь мы лучше понимаем, как устроена полная схема, и каковы ключевые нейронные компоненты этой поведение.”

Полное исследование, озаглавленное «Быстрая рекуррентная обработка данных через вентролатеральную префронтальную кору, необходима вентральному потоку приматов для надежного распознавания основных визуальных объектов», будет опубликовано 6 января 2021 года.

«Это исследование демонстрирует важность префронтальных кортикальных цепей в автоматическом повышении эффективности распознавания объектов особым образом», – говорит ДиКарло. «Эти результаты были получены на нечеловеческих приматах и, таким образом, весьма вероятно, также будут иметь отношение к человеческому зрению».

Настоящее исследование проясняет интегральную роль повторяющихся связей между vlPFC и вентральной зрительной корой приматов во время быстрого распознавания объектов. Результаты будут полезны исследователям, планирующим будущие исследования, направленные на разработку точных моделей мозга , а также исследователям, стремящимся разработать искусственный интеллект, более похожий на человеческий.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

четыре × два =