新的研究揭示了神经系统如何设置静音或增强感官信息做出行为决策

果蝇可以教人员的人工智能。

密歇根大学的生物学家和他们的同事们发现了一个神经网络,使黑腹果蝇果蝇转换外部的刺激不同强度的变成了一个“是或否”决定何时采取行动。

这项研究将发表在《华尔街日报》10月15日当代生物学提供提示如何这些决定在其他物种,甚至可能适用于帮助人工智能机器学习分类信息。

想象你正在附近一个开放的窗口。如果外面的噪音是足够低,你甚至可能不会注意到它。随着噪音水平逐渐增加,你开始注意到它最终更多,你的大脑做出决定是否起床并关闭窗口。

但神经系统如何翻译,循序渐进,二进制线性强度增加,“是/否”行为的决定?

说:“这是一个非常大的问题,神经学家Bing,教员在密歇根大学的生命科学学院和该研究的资深作者。”感觉输入和行为输出的黑盒。在这项研究中,我们想要打开那个盒子。”

在人类和其他哺乳动物大脑成像可以识别特定的大脑区域,应对特定的刺激。但决定如何以及何时神经元线性信息转化为一个非线性的决定,研究人员需要一个更深,更神经系统的定量分析,叶说。

他们选择工作模式生物果蝇,由于基因的可用性工具,使识别成为可能单个神经元对刺激作出反应。

使用一个成像技术通过神经元之间的钙信号检测神经元活动,科学家们能够产生3 d neuroactivity成像苍蝇的整个中枢神经系统。

“我们看到的是,当我们刺激感觉神经元检测有害刺激,大脑区域点亮数秒之内,“胡于家村说研究调查员在大规模集成电路和该研究的主要作者之一。“但这些大脑区域执行不同的功能。有些是立即处理感觉信息,一些引发行为输出更因为这个转换过程,发生在之间。”

感觉神经元检测到有害的外部刺激时,发送信息到二阶神经元在中枢神经系统。研究人员发现,一个地区的神经系统特别是,称为后内侧的核心,对感觉信息通过静音没那么强烈的信号或放大更强烈信号,有效地整理一个梯度的感官输入“响应”或“不回应”类别。

二阶神经元的信号得到放大通过增加招聘的神经网络-研究人员称之为升级放大。轻微的刺激可以激活两个二阶神经元,例如,虽然更强烈的刺激激活10二阶神经网络。更大的网络可以促使行为反应。

而是使一个“是/否”的决定,神经系统需要一种方法不仅扩大信息(“是”响应),但也抑制不必要的或更少的有害信息(“不”响应)。

“我们的感觉系统检测和告诉我们更多的比我们意识到,“你们说,他也是一个细胞和发育生物学教授在密歇根大学医学院。“我们需要一个安静的信息,或者我们就会不断有指数放大。”

使用三维成像技术,研究人员发现,感觉神经元确实检测有害刺激越少,但这些信息被过滤掉后内侧核心,通过释放一种化学物质,压制神经元沟通。

在一起,结果解码果蝇的生物机制神经系统使用转换的梯度感觉信息到一个二进制行为反应。你们认为这种机制可能有更广泛的应用。

“有一个主导思想在我们的领域,这些决定是由证据的积累,这需要时间,”叶说。“在我们发现的生物机制,网络连接的方式,它不需要一个证据积累阶段。我们还不知道,但我们想知道这个可以作为模型来帮助人工智能学会信息更快。”

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