Istraživači su na osnovu aktivnosti pojedinačnih neurona uspeli da rekonstruišu kratke video-snimke koje su prethodno gledali miševi. Rezultat ne predstavlja doslovno čitanje misli, ali pruža neobičan prozor u način na koji vizuelni korteks pretvara svetlost, oblike i pokret u unutrašnju predstavu okruženja.
U eksperimentu je aktivnost moždanih ćelija praćena mikroskopskom metodom koja beleži promene koncentracije kalcijuma u neuronima. Kada je određena ćelija aktivna, pojavljuje se merljiv signal. Tako je istraživački tim dobio detaljan zapis reakcija velikog broja neurona dok su životinje gledale pokretne prizore.
Za razliku od funkcionalne magnetne rezonance, koja meri šire promene u moždanom tkivu, ovaj pristup omogućava posmatranje pojedinačnih ćelija. To naučnicima daje znatno finiju mapu aktivnosti, ali istovremeno stvara ogroman matematički problem: potrebno je povezati hiljade promenljivih sa svakim pikselom i trenutkom u filmu.
Tim Univerzitetskog koledža u Londonu primenio je dinamički model prvobitno razvijen za takmičenje u predviđanju odgovora neurona. Model uzima u obzir ne samo prikazani film već i kretanje životinje i promenu širine zenica. Ti podaci su važni jer moždana reakcija zavisi od budnosti, ponašanja i usmerenosti pažnje.
Istraživači su najpre izračunali kako bi neuroni trebalo da se ponašaju kada miš posmatra prazan ekran. Zatim su tu procenu uporedili sa stvarnom aktivnošću tokom gledanja filma. Algoritam je počeo od praznog video-zapisa i postepeno menjao piksele sve dok simulirana reakcija neurona nije postala slična izmerenoj.
Najvažniji test usledio je kada je mišu prikazan desetosekundni snimak koji nije korišćen tokom obučavanja modela. Sistem je i tada uspeo da rekonstruiše glavne oblike, kretanje i promene u sceni. To pokazuje da nije samo zapamtio poznate slike, već je naučio opštiju vezu između vizuelnog sadržaja i aktivnosti moždanih ćelija.
Rad objavljen u časopisu „eLife“ nije pokušaj stvaranja savršenog filma iz mozga. Rekonstrukcije su pojednostavljene i ne predstavljaju nužno subjektivni doživljaj životinje. One pokazuju koji sadržaj može da se izvuče iz signala vizuelnog korteksa i gde se unutrašnja predstava razlikuje od fizičkog prizora.
Upravo su te razlike posebno zanimljive naučnicima. Oko ne šalje mozgu gotovu fotografiju. Nervni sistem bira određene ivice, pokrete, kontraste i obrasce, dok druge informacije potiskuje. Upoređivanjem originalnog filma i rekonstrukcije moguće je otkriti kojim osobinama mozak daje prednost.
Metoda bi mogla pomoći pri istraživanju vida kod različitih vrsta. Životinje ne raspolažu istim brojem fotoreceptora, ne vide iste boje i ne obrađuju pokret na jednak način. Rekonstrukcija iz neuronske aktivnosti mogla bi da pokaže kako isti prizor izgleda u različitim nervnim sistemima.
Postoji i dugoročan medicinski potencijal. Bolje razumevanje vizuelnog koda može doprineti razvoju proteza koje bi stimulisale mozak kod osoba sa teškim oštećenjem vida. Ipak, put od eksperimenta na miševima do pouzdanog uređaja za ljude veoma je dug.
Najvažnije ograničenje jeste to što model rekonstruiše ono što je životinji prikazano u pažljivo kontrolisanom eksperimentu. On ne može proizvoljno da pristupi sećanjima, snovima ili mislima. Ipak, sama mogućnost da se iz električno-hemijske aktivnosti ponovo sastavi pokretna scena pokazuje koliko je vizuelni jezik mozga sistematičan – i koliko smo bliže njegovom razumevanju.
S.B.
