Закрой глаза. Что ты видишь? Образы, которые образуют, являются частью сознательного ментального ландшафта. Но как мозг обрабатывает мир вокруг вас, остается загадкой для науки.
В прошлом дразнить тонкости того, как человеческий мозг воспринимает визуальный вклад, было почти невозможно. До недавнего времени ученые не могли непосредственно наблюдать работу отдельных нейронов. Теперь Институт мозговых исследований Аллена в Сиэтле запускает Обсерваторию мозга Аллена, чтобы использовать эту новую технологию для исследования познания необычным способом: они заставляют мышей смотреть фильмы.
В проекте участвуют 25 лабораторных мышей, генетически сконструированных так, что их нейроны загораются при увольнении, сообщает Арлин Вайнтрауб из Forbes . У каждой мыши также было небольшое окно, имплантированное в ее голову, чтобы исследователи могли наблюдать флуоресцентные нейроны в их зрительной коре.
Грызуны бегали по беговой дорожке, наблюдая клип с открытия « Прикосновения зла» Орсона Уэллса 1958 года . Когда изображения появились на экране перед ними, исследователи записали свою мозговую активность с помощью двухфотонного микроскопа.
Хотя это может показаться необычным выбором для исследования, согласно Джону Гамильтону из NPR, трехминутная вступительная сцена этого культового классического фильма кажется специально разработанной для исследования. «Он черно-белый, с отличными контрастами и с большим отрывом, без каких-либо перерывов», - объясняет Кристоф Кох, научный сотрудник Института Аллена.
Фильм казался хитом с мышами. Р. Клэй Рейд, старший следователь по проекту, говорит Вайнтраубу, что загорелись 18 000 наблюдаемых нейронов. «В течение фильма нейроны реагировали на разные его части в разное время и интересными способами», - говорит он. «Было весьма примечательно, насколько разные ответы разных нейронов были на эти стимулы».
Микроскоп записал, когда сработал нейрон и его интенсивность. Сопоставление этих данных с изображением на экране позволило исследователям отобразить функцию каждого нейрона. Например, некоторые нейроны запускаются только тогда, когда на экране появляются вертикальные линии. Другие загорелись, когда камера панорамировала. Исследователи также провели несколько других экспериментов, таких как показ изображения мышей насекомых или животных и изображений черно-белых полос, записывая реакцию нейронов. Проект длился четыре года и включал 360 экспериментальных сессий, на которых было получено 30 терабайт данных, сообщает Хелен Шен из Nature .
Исследование уже выявило некоторые необычные закономерности, сообщает Брендан Коул из Wired . Те же нейроны, которые срабатывают, когда мыши смотрят на фотографию бабочки, например, также загораются, когда камера поворачивается во время фильма. Почему точно не известно, но исследователи из Аллена надеются, что более широкое научное сообщество поможет им понять это.
Вот почему они публично выпустили набор данных как часть открытого мозга Allen Brain Atlas. Этот проект содержит различные данные о мышах и человеческом мозге с 2006 года и является частью амбициозного проекта Пола Аллена, основанного Microsoft на полмиллиарда долларов, по картированию человеческого мозга.
«Это в основном бонана», - рассказывает Шен Стивен Цукер из Йельского университета. «Как будто кто-то открыл дверь в крупнейшую в мире нейробиологическую лабораторию для теоретиков всего мира и сказал:« Заходите и поиграйте с нашими данными ».
Эти 18 000 нейронов - это очень маленькое начало. «К тому времени, когда мы закончим, это будет такой полный энциклопедический набор данных, который будет онлайн и который ученые смогут поделиться и использовать в качестве отправной точки», - говорит Рейд Вайнтраубу. Следующим шагом будет расширение работы на мониторинг мышей, когда они выполняют другие задачи. Пока нет слов о том, будет ли это возвращать их в кино.
