Виражі обличчя мишей аналізуються за допомогою штучного інтелекту

За даними Nature, команда дослідників最近 використала штучний інтелект для аналізу та інтерпретації виражів обличчя мишей. Лабораторні миші – це одні з найбільш часто використовуваних лабораторних тварин, але мало що відомо про те, як вони виражають себе своїми обличчями. Ця робота 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 нещодавно наука і технології досягли рівня, на якому можна вивчати такі вираження та емоції.

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

Як пояснює Inverse, Гоголла і 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 і 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 Університету Женеви в Швейцарії каже, що метод дослідження виражень обличчя за допомогою штучного інтелекту корисний, “оскільки він避ляє будь-які упередження дослідника”.

Алгоритм штучного інтелекту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 і вуха вперед і тягнучи кінчик носа вниз до рота. Крім того, коли дослідники аналізували, як вираження проявлялися в відповідь на стимули, вони виявили, що вираження були як тривалими, так і корельованими зі силою стимулу, як і припустив Андерсон і його колеги.

Команда дослідників потім використала техніку, звану оптогенетикою, щоб спробувати визначити, які мозкові клітини відповідають за ці емоції. Дослідники вивчили 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, звану двофотонним кальцієвим зображенням, яка може відстежувати окремі нейрони. Використовуючи цю техніку, вони виявили нейрони в мозку мишей, які активувалися тільки тоді, коли спостерігалися певні вираження обличчя, і тому емоції. Гоголла 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.