Como o cérebro filtra o ruído

Uma equipe multidisciplinar de pesquisadores da Georgia Tech descobriu como a proibição lateral ajuda nosso cérebro a processar informações visuais e pode expandir nosso conhecimento da percepção sensorial, levando a aplicações em neuro-medicina e inteligência artificial.

A proibição lateral ocorre quando alguns neurônios pressionam a atividade de seus neurônios vizinhos. Imagine um artista desenhando, escurecendo as linhas ao redor da figura, destacando os limites entre objetos e locais, ou objetos e outros objetos. Comparativamente, no sistema visual, a proibição lateral intensifica o contraste entre vários estímulos visuais.

“Esta pesquisa está realmente acontecendo sobre como nosso sistema visual não apenas destaca coisas importantes, mas suprime ativamente informações irrelevantes em segundo plano”, o principal pesquisador Bilal Haider, Warless H. O professor associado do Departamento de Engenharia Biomédica de Colecter disse. “A capacidade de filtrar as distrações é importante.”

Compreender como esses mecanismos preventivos funcionam pode fornecer informações sobre o que as pessoas têm dificuldade em focar no que é importante para filtrar distraces ou o que é importante em situações como autismo ou TDAH.

“Nossas descobertas também podem afetar como projetamos inteligência artificial E Sistema nervoso“Hyder disse, cuja equipe Publicado Seu trabalho neste mês Neurologia da naturezaAssim, “Os sistemas atuais de IA consideram todas as unidades de computação iguais, mas o cérebro descobriu como atribuir funções especiais de computação”.

Joseph Del Rosario, ex -pós -graduação do Haider Lab, era um escritor de destaque. Outro colaborador líder foi Hannah Choi, professor assistente da Mathematics School e seu grupo de pesquisa em Neuria Matemática. Sua equipe criou um modelo computacional para testar as descobertas biológicas.

“A colaboração com os matemáticos é realmente um ótimo exemplo para entender esses processos preventivos subjacentes aos princípios computacionais de que como a neurologia pode informar áreas como a IA”, disse Hyder.

Exatamente

O Cortex Visual do estudo concentra -se em dois tipos de neurônios preventivos: neurônios de parvalbumina (PV) e neurônios da somatostatina (SST). Os pesquisadores usaram optogenenética – uma técnica que usa luz para controlar a atividade celular – para ativar os neurônios PV e SST no córtex visual de camundongos. O que ele viu foi impressionante.

“O que é atraente que diferentes tipos de neurônios preventivos estão fazendo diferentes cálculos matemáticos para alcançar essa supressão do campo visual”, disse Hyder. “Este não é um processo de tamanho ajustado”.

Quando a equipe ativou os neurônios fotovoltaicos, a sensibilidade visual oposta foi igualmente reduzida, como reduzir o brilho no monitor de computador. A ativação dos neurônios SST resultou em uma mudança mais fina, que altera a inclinação da curva de sensibilidade oposta, que é um gráfico que mostra quão bem seu sistema visual pode detectar contraste.

“Originalmente, o excesso dos neurônios SST reduz os sinais desnecessários e ajuste nossa percepção com mais força”, disse Hyder. “Esta é a proibição lateral do trabalho. Esses neurônios inibitórios desempenham um papel importante em nossa percepção. O cérebro desenvolveu esse fios precisos e a divisão do trabalho entre vários tipos de neurônios para atuar como uma quebra no sistema visual, é simplesmente tão importante quanto o acelerador”.

Vai além do efeito da proibição lateral Sistema visualAssim, Procedimentos semelhantes também podem funcionar em outros sentidos, como audição e toque. Como os cientistas desenvolvem uma melhor compreensão de como o cérebro filtra as informações sensoriais podem encontrar novas maneiras de aumentar ou restaurar nossa experiência sensorial geral.

Hyder imaginou a idéia para este trabalho há 10 anos, quando ele era um postdock. Eles acreditam que a pesquisa provavelmente pode resultar em novos remédios para distúrbios visuais e pode dar origem a IAs mais flexíveis.