Gli scienziati hanno utilizzato l’intelligenza artificiale (AI) per leggere il cervello di un topo mentre guardava un videoclip e quindi ricostruire ciò che ha visto.
I ricercatori scienziati dell’Istituto federale svizzero di tecnologia (EPFL) hanno sviluppato un nuovo algoritmo di apprendimento automatico per tradurre i segnali cerebrali in video.
L’algoritmo, chiamato CEBRA (e pronunciato zebra), ha il potenziale per rivelare la struttura nascosta nei dati registrati dal cervello e prevedere informazioni complesse.
In un esperimento, i ricercatori hanno ricostruito con successo un film visto da un topo utilizzando la nuova tecnica.
“Abbiamo posto la domanda: potremmo effettivamente ricostruire ciò che l’animale stava guardando solo dai dati neurali?” ha affermato Mackenzie Mathis, neuroscienziato dell’EPFL.
“Abbiamo usato il nostro nuovo algoritmo CEBRA per costruire questa rappresentazione latente dello spazio di incorporamento. E poi puoi prendere questo spazio di incorporamento e usarlo essenzialmente come base per un algoritmo di decodifica neurale e quindi prevedere esattamente la sequenza di fotogrammi che il mouse stava guardando”. .
Il team di ricerca ha utilizzato CEBRA per mappare i segnali cerebrali e le caratteristiche dei film dai dati cerebrali registrati presso l’Allen Institute di Seattle, nello stato americano di Washington.
I ricercatori di Washington avevano mostrato ai topi un filmato in bianco e nero di un uomo che correva verso un’auto e ne apriva il bagagliaio.
I segnali cerebrali dei topi sono stati misurati tramite elettrodi inseriti nella regione della corteccia visiva. Sonde ottiche sono state utilizzate per topi geneticamente modificati in modo che i neuroni dei topi si illuminino di verde quando trasmettono informazioni mentre guardano passivamente il film.
Gli esperti dicono che questa è una procedura comune di ingegneria genetica in mezzo al crescente interesse per la ricerca sul cervello.
“Esiste una tecnologia chiamata optogenetica, in cui si utilizzano marcatori genetici che sono stati allevati nel topo (…) quindi non ha alcun effetto sul topo”, ha affermato la dott.ssa Nadia Rosenthal, direttore scientifico e professore presso il Jackson Laboratory per la genetica dei mammiferi.
“Il topo non sa nemmeno di essere lì. Ti permette di seguire quando un nervo si attiva o meno. Quindi puoi effettivamente osservare la rete di nervi che si attiva nel cervello”, ha detto a Euronews Next.
IA che legge nel pensiero
CEBRA vanta un alto grado di accuratezza: il film ricostruito dall’intelligenza artificiale corrispondeva quasi completamente all’originale, con alcune lievi distorsioni.
“Con questo algoritmo, potremmo farlo con una precisione superiore al 95% su questi film. Quindi pensiamo che questa sia una sorta di prima dimostrazione che è effettivamente possibile eseguire questa decodifica in stile interfaccia cervello-macchina”, ha affermato Mathis.
I ricercatori di altre parti del mondo hanno recentemente compiuto progressi nella decodifica dei segnali cerebrali utilizzando l’intelligenza artificiale. Proprio la scorsa settimana, un team di Austin, in Texas, ha svelato un sistema in grado di tradurre l’attività cerebrale di qualcuno in un flusso continuo di testo.
Un altro studio a marzo, condotto da un team dell’Università di Osaka in Giappone, ha rivelato come l’intelligenza artificiale potrebbe leggere le scansioni cerebrali per ricreare le immagini che una persona ha visto.
Non è ancora possibile ricostruire completamente ciò che un essere umano vede sulla base dei soli segnali cerebrali, ma i suoi sviluppatori ritengono che CEBRA potrebbe avere applicazioni cliniche oltre le neuroscienze.
“Potrebbe essere utilizzato per cose come neuroprotesi visive, potenzialmente per ripristinare la vista o eseguire movimenti del braccio. Quindi quei pazienti che sono paralizzati o vogliono ripristinare o addirittura migliorare in questo modo”, ha aggiunto Mathis.
Rosenthal concorda che tecnologie come CEBRA hanno un grande potenziale.
“C’è una quantità straordinaria di nuova tecnologia che ora abbiamo e che ci permetterebbe di osservare cosa sta succedendo nel cervello del topo”, ha detto Rosenthal.
“Aiuta molto poter progettare questi piccoli marcatori che ci consentono di seguire le cose mentre accadono senza dover uccidere il topo per aprire il cervello”, ha aggiunto.
Per ulteriori informazioni su questa storia, guarda il video nel lettore multimediale qui sopra.
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