การแสดงสีหน้าของหนูวิเคราะห์ด้วยปัญญาประดิษฐ์

ตามรายงานของ Nature ทีมนักวิจัยได้ใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการวิเคราะห์และตีความการแสดงสีหน้าของหนู เมาส์ห้องปฏิบัติการเป็นสัตว์ที่ใช้กันมากที่สุดในห้องปฏิบัติการ แต่มีการศึกษาน้อยมากเกี่ยวกับวิธีการแสดงออกทางสีหน้าของพวกมัน การวิจัยนี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ว่าเซลล์ประสาทใดที่มีผลต่อการแสดงสีหน้าเฉพาะในมนุษย์

การศึกษาการแสดงออกของสัตว์เป็นความคิดเก่า แต่เป็นสาขาวิชาที่ค่อนข้างใหม่ ชาร์ลส์ ดาร์วิน ได้เสนอทฤษฎีไว้ว่าการแสดงสีหน้าของสัตว์อาจให้ข้อมูลเกี่ยวกับอารมณ์ของพวกมัน แต่เพียงไม่นานมานี้เท่านั้นที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีก้าวหน้าพอที่จะศึกษาการแสดงออกและอารมณ์เหล่านี้ได้

เดวิด แอนเดอร์สัน นักประสาทวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในพาซาเดนา อธิบายว่าการวิจัยนี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญในการทำความเข้าใจว่าสมองแสดงออกถึงอารมณ์บางอย่างและอารมณ์เหล่านั้นแสดงออกทางสีหน้าได้อย่างไร ในขณะเดียวกัน Надine Gogolla นักประสาทวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Max Planck ของนิวโรไบออลอจีในเยอรมนี ได้อธิบายเหตุผลเบื้องหลังการวิจัย Gogolla เป็นผู้นำการวิจัยและได้รับแรงบันดาลใจจากเอกสารปี 2014 ที่เขียนโดย Anderson และเพื่อนร่วมงาน ในเอกสารนั้น Anderson และเพื่อนร่วมงานได้เสนอทฤษฎีว่าอารมณ์และสถานะสมองอื่นๆ ควรแสดงคุณลักษณะที่วัดได้ และทฤษฎีว่าความเข้มข้นของการกระตุ้นควรส่งผลต่อความรุนแรงของอารมณ์และอารมณ์ควรคงอยู่ต่อไปแม้หลังจากการกระตุ้นที่ทำให้เกิดอารมณ์นั้นได้สิ้นสุดลงแล้ว

ตามที่ Inverse อธิบาย Gogolla และนักวิจัยคนอื่นๆ ได้บันทึกวิดีโอของสีหน้าของหนูเมื่อพวกมันถูกสัมผัสกับการกระตุ้นต่างๆ ทั้งแบบที่น่าพึงพอใจและไม่น่าพึงพอใจ ตัวอย่างเช่น พวกมันถูกให้ดื่มน้ำที่มีรสขมหรือหวาน นักวิจัยระบุว่าหนูสามารถเปลี่ยนสีหน้าได้โดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสีหน้า เช่น จมูก ตา หู และแก้ม อย่างไรก็ตาม ไม่มีวิธีที่จะเชื่อมโยงสีหน้าที่แตกต่างกันเข้ากับอารมณ์ที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดาย ทีมวิจัยจัดการกับปัญหานี้โดยการนำวิดีโอของสีหน้าของหนูมาแยกออกเป็นคลิปสั้นๆ แล้วป้อนเข้าไปในอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง

Camilla Bellone จากมหาวิทยาลัยเจนีวาในสวิตเซอร์แลนด์ ระบุว่าวิธีการใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการตรวจสอบสีหน้าเป็นค่าที่มี “เพราะว่ามันหลีกเลี่ยงความลำเอียงของนักวิจัย”

อัลกอริทึมปัญญาประดิษฐ์สามารถรู้จำสีหน้าที่แตกต่างกันของหนูได้ เนื่องจากการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อสีหน้าที่แตกต่างกันสอดคล้องกับอารมณ์ที่แตกต่างกัน หนูแสดงว่ามันกำลังประสบความสุขโดยการดึงคางและหูไปข้างหน้าและดึงปลายจมูกลงสู่ปาก เมื่อวิเคราะห์ว่าสีหน้าแสดงออกอย่างไรต่อการกระตุ้น ทีมวิจัยพบว่าสีหน้าเหล่านั้นคงอยู่และเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของการกระตุ้น เช่นเดียวกับที่ Anderson และเพื่อนร่วมงานได้เสนอทฤษฎีไว้

ทีมวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่า optogenetics เพื่อพยายามกำหนดเซลล์สมองใดที่รับผิดชอบต่ออารมณ์เหล่านี้ ทีมวิจัยตรวจสอบวงจรประสาทส่วนบุคคลที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์บางอย่างในสัตว์ เมื่อวงจรเหล่านั้นถูกกระตุ้น หนูแสดงสีหน้าที่สอดคล้องกัน

ทีมวิจัยยังใช้เทคนิคที่เรียกว่า two-photon calcium imaging ซึ่งสามารถติดตามเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ได้ โดยใช้เทคนิคนี้ พวกเขาพบเซลล์ประสาทในสมองของหนูที่ทำงานเฉพาะเมื่อสีหน้าและอารมณ์บางอย่างถูกสังเกต Gogolla เสนอทฤษฎีว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้อาจเป็นส่วนหนึ่งของการเข้ารหัสอารมณ์ในสมอง ซึ่งอาจถูกอนุรักษ์ตลอดประวัติของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และดังนั้น หนูและมนุษย์จึงอาจมีลักษณะร่วมกันบางอย่างในการเข้ารหัสนี้