اختراق علمي: إعادة بناء مقاطع فيديو لما تراه الفئران عبر تحليل نشاط أدمغتها فقط

وتفتح الدراسة الجديدة التي قادها باحثون من جامعة كوليدج لندن، ونشرت في مجلة eLife، نافذة غير مسبوقة على آلية معالجة الدماغ للمعلومات البصرية، وقد تساعد في فهم كيفية إدراك الكائنات الحية المختلفة للعالم من حولها.

ففي السنوات الأخيرة، تزايد الاهتمام العلمي بفك شفرة كيفية تفسير الدماغ البشري للإشارات القادمة من العين. واعتمدت التجارب السابقة على تصوير أدمغة بشرية باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي أثناء مشاهدة صور أو أفلام، ومحاولة فك تمثيلات الدماغ للصورة.

لكن الدراسة الجديدة انتقلت خطوة أبعد باستخدام تسجيلات أكثر دقة على مستوى الخلايا العصبية المفردة في الفئران.

إقرأ المزيد

علماء ينجحون في تجميد أنسجة الدماغ وإعادة تنشيطها بعد الذوبان

ويقول الدكتور جويل باور، المؤلف الرئيسي للدراسة من مركز سينسبري ويلكوم في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس (UCL): "أردنا طريقة أفضل لاستقصاء كيفية تفسير الدماغ لما نراه. الطرق الحالية لفهم ما تمثله مجموعات معينة من الخلايا العصبية لا يمكن تعميمها بسهولة على حالات لم تختبر تحديدا. لذلك طورنا طريقة تلتقط ما يمثله الدماغ وتقارنه بالواقع".

كيف تعمل التقنية الجديدة؟

استخدم الباحثون نموذجا حاسوبيا ديناميكيا للترميز العصبي، طور أصلا للمشاركة في مسابقة Sensorium عام 2023. وهذا النموذج قادر على التنبؤ بنشاط الخلايا العصبية بناء على مقاطع الفيديو التي تعرض للفئران، مع الأخذ في الاعتبار حركات الفأر نفسه وقطر حدقة عينه.

ثم قام العلماء بتحسين النموذج باستخدام تقنية تصوير مجهري تكشف عن الخلايا العصبية النشطة عبر قياس التغيرات في مستويات الكالسيوم.

ومن خلال حساب الفرق بين نشاط الخلايا العصبية المتوقع عند مشاهدة شاشة فارغة والنشاط الفعلي المسجل، تمكن الفريق من تحديث بكسلات الشاشة الفارغة تدريجيا عبر خوارزمية ذكية. وهذه العملية المستمرة صقلت النموذج حتى أصبح قادرا على إنتاج فيديو مطابق تقريبا لما شاهده الفأر في الأصل.

إقرأ المزيد

أمل لعلاج العقم الذكري البشري.. تقنية mRNA تستعيد خصوبة فئران عقيمة وراثيا

وبعد تدريب كاف للنموذج، استطاع العلماء بناء مقطع فيديو مدته 10 ثوان بالاعتماد فقط على النشاط العصبي لفأر كان يشاهد مقطعا لم يستخدم سابقا في تدريب النموذج. وكانت النتيجة مبهرة من حيث الدقة والجودة، حيث أظهرت مقارنة الفيديو الأصلي مع الفيديو المعاد بناؤه تطابقا كبيرا على مستوى توقيت الأحداث.

كما لاحظ الفريق أن دقة إعادة البناء تتحسن كلما زاد عدد الخلايا العصبية التي يتم تسجيل بياناتها.

ولا يتوقف الطموح عند هذا الحد، فالخطوة التالية للفريق البحثي ستكون استخدام هذه التقنية لكشف أسرار أعمق حول كيفية معالجة الدماغ للمعلومات البصرية.

وتفتح هذه النتائج آفاقا جديدة لفهم الإدراك البصري عبر مختلف الكائنات الحية، وقد تمهد الطريق لتقنيات مستقبلية تساعد في التواصل مع الأشخاص غير القادرين على التعبير، أو فهم أعمق لكيفية معالجة الدماغ للعالم من حولنا.

المصدر: ميديكال إكسبريس

إقرأ المزيد

علماء يكشفون سر سرعة الدلافين في السباحة

اكتشف باحثون يابانيون أن سبب سرعة الدلافين في السباحة تكمن في إحداثها دوامات تنشأ من حركة الذيل، بما سيفتح الباب أمام العلماء لتصميم روبوتات مائية سريعة وأكثر كفاءة.

أجسام مخبرية بلا رؤوس ولا إحساس!.. مليارديرات يضخون أموالهم في ثورة طبية لزراعة الأعضاء

يضخ مليارديرات من أنحاء العالم أموالهم في شركة تكنولوجيا حيوية تعمل على إنتاج أعضاء قرود معدلة وراثيا، بهدف الوصول إلى إنتاج أعضاء بشرية كاملة في المختبرات في المستقبل القريب.

فيديو مرعب يوثق لحظة افتراس حيتان قاتلة لسمكة قرش في المكسيك

وثق مصور متخصص في الحياة البرية مشهدا مروعا لقطيع من الحيتان القاتلة وهي تمزق سمكة قرش أشلاء وتتغذى على بقاياها، في حادثة تعكس التفوق الطبيعي لهذه الحيوانات المفترسة في المحيطات.

اختراق طبي.. أول مريء معملي ينمو مع الجسم ويعيد البلع الطبيعي

نجح باحثون في بريطانيا في إنشاء أول مريء معملي يمكن زراعته في الجسم لينمو معه ويعيد وظيفة البلع الطبيعية، دون الحاجة إلى أدوية تثبيط المناعة التي تمنع رفض الأنسجة المزروعة.

جدل منشأ كوفيد-19 يعود للواجهة.. دراسة تكشف مفاجأة في أصول الأوبئة

بعد 6 سنوات من جائحة كوفيد-19 التي أودت بحياة أكثر من 25 مليون شخص، ما يزال الجدل محتدما حول أصل الفيروس، مع انقسام واضح بين نظرية التسرب المختبري ونظرية المنشأ الحيواني الطبيعي.

موجة نفوق غامضة للطيور في أمريكا تثير المخاوف الصحية

شهدت ولاية نيوجيرسي الأمريكية موجة نفوق واسعة للطيور خلال الأسابيع الماضية، حيث عُثر على آلاف الطيور النافقة أو المريضة، ما أثار قلق المسؤولين والسكان على حد سواء.

رفضته أمه ثم هاجمته القرود.. العلماء يكشفون السر المأساوي وراء شهرة "بانش"

كشف العلماء عن القصة المؤلمة التي تختبئ خلف شهرة القرد الصغير "بانش"، ذلك المكاك الياباني الذي خطف قلوب الملايين على وسائل التواصل الاجتماعي.