Ansiktsuttryck hos möss analyseras med artificiell intelligens

Enligt Nature har ett team av forskare nyligen använt artificiell intelligens för att analysera och tolka ansiktsuttryck hos möss. Laboratoriemöss är några av de vanligaste laboratoriedjuren, men det är inte mycket som är känt om hur de uttrycker sig med sina ansikten. Forskningen kan också hjälpa forskare att förstå vilka neuroner som påverkar specifika ansiktsuttryck hos människor.

Studiet av djurs uttryck är en gammal idé, men en relativt ny disciplin. Darwin antog initialt att djurs ansiktsuttryck kanske kunde ge oss insikt om deras känslor, men det är först nyligen som vetenskap och teknik har utvecklats till den punkt där det är möjligt att studera sådana uttryck och känslor.

David Anderson, en neurovetenskapsman vid California Institute of Technology i Pasadena, förklarade att studien var ett viktigt steg i att avmystifiera hur hjärnan manifesterar vissa känslor och hur dessa känslor kan uttryckas i ansiktsmuskler. Samtidigt förklarade Nadine Gogalla, en neurovetenskapsman vid Max Planck-institutet för neurobiologi i Tyskland, den bakomliggande tanken bakom studien. Gogalla ledde studien och inspirerades av en artikel från 2014 skriven av Anderson och kollegor. I artikeln antog Anderson och kollegor att känslor och andra hjärntillstånd borde visa vissa mätbara attribut, och att styrkan hos stimuli borde påverka svårighetsgraden av känslan och att känslor borde vara bestående, fortsätta även efter att stimuli som orsakade dem har upphört.

Som Inverse förklarade filmade Gogolla och de andra forskarna ansiktena på möss medan de utsattes för en mängd olika stimuli, både behagliga och obehagliga. Till exempel fick de antingen beska eller söta vätskor. Forskarna uppgav att möss kan ändra sina uttryck genom att ändra ansiktsstrukturer som näsa, ögon, öron och kinder. Men det fanns inte någon metod för att enkelt koppla olika ansiktsuttryck till olika känslor. Forskningsgruppen hanterade detta problem genom att ta videor av mössens ansikten och dela upp dem i korta klipp, som sedan matades in i en maskinlärningsalgoritm.

Camilla Bellone vid universitetet i Genève i Schweiz, säger att den AI-drivna metoden för att undersöka ansiktsuttryck är värdefull “eftersom den undviker alla fördomar hos experimentatorn”.

AI-algoritmen kunde tydligen känna igen de olika ansiktsuttrycken hos mössen, eftersom rörelser av olika ansiktsmuskler korrelerar med olika känslor. En mus visar att den upplever njutning genom att dra fram käken och öronen och dra ner nästippen mot munnen. Dessutom, när man analyserade hur uttrycken manifesterades i samband med stimuli, fann forskargruppen att uttrycken var både bestående och korrelerade med stimuli-styrka, precis som Anderson och kollegor antog.

Forskningsgruppen använde sedan en teknik som kallas optogenetik för att försöka bestämma vilka hjärnceller som är ansvariga för dessa känslor. Forskningsgruppen undersökte de enskilda neurala kretsarna som är associerade med vissa känslor hos djur. När dessa kretsar stimulerades, gjorde mössen de motsvarande ansiktsuttrycken.

Forskningsgruppen använde också en teknik som kallas två-foton-kalciumavbildning, som kan spåra enskilda neuroner. Med denna teknik identifierade de neuroner i mössens hjärnor som aktiverades endast när vissa ansiktsuttryck, och därmed känslor, iakttogs. Gogolla antog att dessa neuroner kanske representerar en del av en kodning för känslor i hjärnan, en kodning som möjligen bevarats under hela evolutionshistorien för däggdjur, och att möss och människor därför kan dela vissa gemensamma funktioner i denna kodning.