Виражі обличчя мишей аналізують за допомогою штучного інтелекту

За даними Nature, команда дослідників最近 використала штучний інтелект для аналізу та інтерпретації виражень обличчя мишей. Лабораторні миші – це одні з найчастіше використовуваних лабораторних тварин, але мало що відомо про те, як вони виражають себе своїми обличчями. Це дослідження також може допомогти вченим зрозуміти, які нейрони впливають на конкретні вираження обличчя у людей.

Дослідження виражень тварин – це стара ідея, але відносно нова дисципліна. Дарвін спочатку припустив, що вираження обличчя тварин можуть дати нам уявлення про їхні емоції, але тільки недавно наука і технології досягли рівня, на якому стало можливим вивчати такі вираження та емоції.

Девід Андерсон, нейробіолог з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені, пояснив, що це дослідження було важливим кроком у демістифікації того, як мозок проявляє певні емоції та як ці емоції можуть бути виражені в м’язах обличчя. Тим часом Надін Гогалла, нейробіолог з Інституту нейробіології імені Макса Планка в Німеччині, пояснила раціональність цього дослідження. Гогалла очолила дослідження і була натхнена статтею 2014 року, написаною Андерсоном та колегами. У своїй статті Андерсон та колеги припустили, що емоції та інші стани мозку повинні проявляти певні вимірювані атрибути, припускаючи, що сила стимулів повинна впливати на ступінь емоції, і що емоції повинні бути тривалими, продовжуючись певний час навіть після закінчення стимулів, які їх викликали.

За словами Inverse, Гогалла та інші дослідники знімали обличчя мишей, коли вони піддавалися різним стимулам, як приємним, так і неприємним. Наприклад, їм давали гіркі або солодкі рідини. Дослідники зазначили, що миші можуть змінювати свої вираження, змінюючи структури обличчя, такі як ніс, очі, вуха та щоки. Однак не було методу легко пов’язати різні вираження обличчя з різними емоціями. Команда дослідників вирішила цю проблему, розбивши відео обличчя мишей на короткі кліпи, які потім були введені в алгоритм машинного навчання.

Камілла Беллон з Женевського університету в Швейцарії каже, що метод дослідження виражень обличчя за допомогою штучного інтелекту цінний, оскільки він уникнув будь-яких упереджень дослідника.

Алгоритм машинного навчання能够 розпізнавати різні вираження обличчя мишей, оскільки рух різних м’язів обличчя корелює з різними емоціями. Миша показує, що вона відчуває задоволення, тягнучи свою щелепу та вуха вперед і тягнучи кінчик носа вниз до рота. Крім того, коли дослідники аналізували, як вираження проявлялися у відповідь на стимули, вони виявили, що вираження були як тривалими, так і корельованими зі силою стимулів, як і припускали Андерсон та колеги.

Команда дослідників потім використала техніку, яку називають оптогенетикою, щоб спробувати визначити, які мозкові клітини відповідають за ці емоції. Команда дослідників вивчила окремі нейронні контури, пов’язані з певними емоціями в тварин. Коли ці контури були стимульовані, миші робили відповідні вираження обличчя.

Команда дослідників також використала техніку, яку називають двофотонним кальцієвим зображенням, яка може відстежувати окремі нейрони. Використовуючи цю техніку, вони ідентифікували нейрони в мозку мишей, які активувалися лише тоді, коли спостерігалися певні вираження обличчя, а отже, і емоції. Гогалла припустила, що ці нейрони можуть представляти частину кодування емоцій у мозку, кодування, яке, можливо, збереглося протягом еволюційної історії ссавців, і тому миші та люди можуть мати деякі спільні риси в цьому кодуванні.