Neuroni della corteccia visiva – Immagini artificiali per controllarne l’attività
“Mostrando ad alcuni macachi delle immagini generate da una rete neurale artificiale è stato possibile controllare l’attività di specifici neuroni all’interno della corteccia visiva del loro cervello
Le versioni attuali delle reti neurali artificiali usate come modelli computazionali della visione si comportano in modo abbastanza simile alle reti neurali naturali del cervello da poter essere sfruttate negli animali per “controllare” con precisione l’attività di singoli neuroni e popolazioni di neuroni della corteccia visiva.
A dimostrarlo è stato uno studio condotto da tre ricercatori del Massachusetts Institute of Technology – Pouya Bashivan, Kohitij Kar e James J. DiCarlo – che firmano un articolo pubblicato su “Science”.
Da anni i ricercatori hanno sviluppato modelli del sistema visivo basati su reti neurali artificiali. Ogni rete all’inizio ha un’architettura arbitraria composta da modelli di neuroni, o nodi, che possono essere collegati tra loro in modo più o meno forte: ogni collegamento ha cioè un proprio “peso”.
La rete viene poi addestrata a riconoscere un certo oggetto, per esempio una sedia, una figura umana o un aereo, mostrandole un numero enorme di immagini, nell’ordine del milione e regolando ogni volta i pesi dei collegamenti in base alla risposta ottenuta.
Alla fine dell’addestramento la rete riesce a identificare con sicurezza l’oggetto voluto, ma finora non era chiaro come esattamente ci riuscisse: se in modo analogo al cervello, o seguendo altre vie.
“Finora nell’ambito delle neuroscienze, spiega Bashivan “quello che è stato fatto con questi modelli è prevedere quali sarebbero state le risposte neurali a stimoli che gli animali non avevano mai visto prima. Il punto centrale di quello che stiamo facendo riguarda l’uso dei modelli di rete neurale artificiale per portare i neuroni negli stati desiderati. E questo è un vero passo in avanti.”
In particolare, hanno usato le reti neurali “a ritroso” partendo da una serie di nodi (neuroni del modello) attivati per risalire all’immagine in grado di attivarli. In questo modo hanno ottenuto una serie di immagini artificiali, non assomiglianti ad alcun oggetto naturale corrispondenti all’attivazione di uno singolo specifico neurone o di piccoli gruppi di essi.
Successivamente, hanno mostrato queste immagini ad alcuni macachi nella cui corteccia visiva erano stati impiantati una serie di minuscoli elettrodi per monitorare l’attività di singoli neuroni, scoprendo che le immagini attivavano in modo sufficientemente selettivo proprio i neuroni voluti dai ricercatori…”
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Fonte: “Immagini artificiali per controllare l’attività dei neuroni”, Le Scienze
