Выражения лица мышей анализируются с помощью искусственного интеллекта

Согласно Nature, команда исследователей недавно использовала искусственный интеллект для анализа и интерпретации выражений лица мышей. Лабораторные мыши являются одними из наиболее часто используемых лабораторных животных, но мало что известно о том, как они выражают себя с помощью лица. Исследование также может помочь ученым понять, какие нейроны влияют на определенные выражения лица у человека.

Изучение выражений животных – это старая идея, но относительно новая дисциплина. Дарвин первоначально предположил, что выражения лица животных могут дать нам представление об их эмоциях, но только недавно наука и технологии достигли такого уровня, что стало возможным изучать такие выражения и эмоции.

Дэвид Андерсон, нейробиолог из Калифорнийского технологического института в Пасадене, объяснил, что исследование было важным шагом в демистификации того, как мозг проявляет определенные эмоции и как эти эмоции могут быть выражены в лицевых мышцах. Тем временем Надин Гоголла, нейробиолог из Института нейробиологии имени Макса Планка в Германии, объяснила рациональность исследования. Гоголла возглавила исследование и была вдохновлена статьей 2014 года, написанной Андерсоном и коллегами. В своей статье Андерсон и коллеги предположили, что эмоции и другие состояния мозга должны проявлять определенные измеримые атрибуты, теоретизируя, что сила стимула должна влиять на тяжесть эмоции и что эмоции должны быть постоянными, продолжаясь даже после того, как стимул, ответственный за них, прекратился.

Как объяснил Inverse, Гоголла и другие исследователи сняли лица мышей, когда они были подвергнуты различным стимулам, как приятным, так и неприятным. Например, им давали либо горькие, либо сладкие жидкости. Исследователи заявили, что мыши могут менять свои выражения, изменяя лицевые структуры, такие как нос, глаза, уши и щеки. Однако не было метода легко связать разные выражения лица с разными эмоциями. Исследовательская команда справилась с этой проблемой, взяв видео лиц мышей и разделив их на короткие клипы, которые затем были введены в алгоритм машинного обучения.

Камилла Беллон из Университета Женевы в Швейцарии говорит, что метод анализа выражений лица с помощью ИИ ценен “потому что он избегает любых предубеждений исследователя”.

Алгоритм ИИ, как сообщается, смог распознать различные выражения лица мышей, поскольку движение разных лицевых мышц коррелирует с разными эмоциями. Мыши показывают, что они испытывают удовольствие, вытягивая челюсть и уши вперед и опуская кончик носа вниз к рту. Кроме того, когда исследователи анализировали, как выражения проявлялись в ответ на стимулы, они обнаружили, что выражения были как постоянными, так и коррелировали с силой стимула, как и теоретизировали Андерсон и коллеги.

Команда исследователей затем использовала технику, называемую оптогенетикой, чтобы попытаться определить, какие клетки мозга ответственны за эти эмоции. Исследовательская команда изучила отдельные нейронные цепи, связанные с определенными эмоциями у животных. Когда эти цепи были стимулированы, мыши делали соответствующие выражения лица.

Исследовательская команда также использовала технику, называемую двухфотонной кальциевой визуализацией, которая может отслеживать отдельные нейроны. Используя эту технику, они определили нейроны в мозге мышей, которые активировались только тогда, когда определенные выражения лица, и поэтому эмоции, были замечены. Гоголла предположила, что эти нейроны могут представлять часть кодирования эмоций в мозге, кодирования, которое, возможно, сохранено на протяжении всей эволюционной истории млекопитающих, и поэтому мыши и люди могут иметь некоторые общие черты в этом кодировании.