AI-model forudsiger nøjagtigt mandlige frugtfluer frieriadfærd som reaktion på synet af en hun

Vi er blevet fortalt, "Øjnene er vinduet til sjælen." Nå, vinduer fungerer på to måder. Vores øjne er også vores vinduer til verden. Hvad vi ser, og hvordan vi ser det, er med til at bestemme, hvordan vi bevæger os gennem verden. Med andre ord hjælper vores vision med at guide vores handlinger, herunder social adfærd.

Nu har en ung forsker i Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) afsløret et vigtigt fingerpeg om, hvordan dette fungerer. Han gjorde det ved at bygge en speciel AI-model af den almindelige frugtfluehjerne. Hans arbejde er blevet udgivet i Nature .

CSHL Assistant Professor Benjamin Cowley og hans team finpudsede deres AI-model gennem en teknik, de udviklede kaldet "knockout-træning". Først optog de en hanfrugtflues frieri-adfærd – jagtede og sang for en hun. Dernæst gjorde de genetisk tavshed på specifikke typer af visuelle neuroner i hanfluen og trænede deres AI til at opdage eventuelle ændringer i adfærd.

Ved at gentage denne proces med mange forskellige visuelle neurontyper, var de i stand til at få AI til præcist at forudsige, hvordan den rigtige frugtflue ville handle som reaktion på ethvert syn af hunnen.

"Vi kan faktisk forudsige neural aktivitet beregningsmæssigt og spørge, hvordan specifikke neuroner bidrager til adfærd," siger Cowley. "Dette er noget, vi ikke kunne gøre før."

Med deres nye AI opdagede Cowleys team, at frugtfluehjernen bruger en "befolkningskode" til at behandle visuelle data. I stedet for at én neurontype forbinder hver visuel funktion til én handling, som tidligere antaget, var der brug for mange kombinationer af neuroner for at forme adfærd.

Et diagram over disse nervebaner ligner et utroligt komplekst metrokort og vil tage år at tyde. Alligevel bringer det os derhen, hvor vi skal hen. Det gør det muligt for Cowleys AI at forudsige, hvordan en virkelig frugtflue vil opføre sig, når den præsenteres for visuelle stimuli.

Betyder det, at AI en dag kan forudsige menneskelig adfærd? Ikke så hurtigt. Frugtfluehjerner indeholder omkring 100.000 neuroner. Den menneskelige hjerne har næsten 100 mia.

"Sådan er det for frugtfluen. Du kan forestille dig, hvordan vores visuelle system er," siger Cowley med henvisning til metrokortet.

Alligevel håber Cowley, at hans AI-model en dag vil hjælpe os med at afkode de beregninger, der ligger til grund for det menneskelige visuelle system.

"Dette bliver årtiers arbejde. Men hvis vi kan finde ud af det, er vi foran spillet," siger Cowley. "Ved at lære [fly]-beregninger kan vi opbygge et bedre kunstigt visuelt system. Endnu vigtigere, vi kommer til at forstå forstyrrelser i det visuelle system i meget bedre detaljer."

Hvor meget bedre? Du bliver nødt til at se det for at tro det.

Flere oplysninger: Mala Murthy, Kortlægning af modelenheder til visuelle neuroner afslører befolkningskode for social adfærd, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07451-8. www.nature.com/articles/s41586-024-07451-8

Journaloplysninger: Natur

Leveret af Cold Spring Harbor Laboratory