AI用藝術來控制猴子的腦細胞

這種針對神經活動的定制調節(jié)可以導致新類型的神經科學實驗。消防它顯示由人工智能程序設計的奇怪的獼猴模式導致猴子的大腦以現實世界圖像無法實現的方式射擊。人工智能創(chuàng)造的新藝術品給靈長類大腦帶來了奇怪的東西。

當向獼猴展示時，AI生成的圖像有目的地導致猴子大腦中的神經細胞比實際物體的圖像更多地發(fā)射。該AI也可以設計出具體的激活神經細胞，同時抑制其他模式，研究人員在5月3日報道科學。

這在神經活動使用的圖像前所未有的控制可能會導致新的類型的神經科學實驗或治療精神障礙。人工智能像小提琴一樣玩靈長類大腦的能力也可以讓人們深入了解人工智能如何模仿大腦功能。

負責新的彎曲圖像的AI是一個人工神經網絡 - 一個由虛擬神經元組成的計算機模型 - 模仿腹側流。這是參與視力的大腦中的神經通路(SN Online：8/12/09)。人工智能通過研究大約130萬張標記圖像的圖書館學會了“看”。然后，研究人員指示AI設計能夠影響大腦中特定腹側神經元神經元的圖像。

查看任何圖像會觸發(fā)大腦中的某種神經活動。但麻省理工學院的神經科學家Kohitij Kar及其同事想知道AI故意設計的圖像是否會引起團隊選擇的特定神經反應。研究人員將這些圖像顯示給三只裝有神經元監(jiān)測微電極的獼猴。

在一項實驗中，AI旨在創(chuàng)建盡可能激活腹側特定部位神經元的模式，無論其如何影響其他神經元。在所測試的59個神經網站中的40個中，AI制作的圖片導致神經元比現實世界物體的任何圖像(例如熊，汽車或臉部)發(fā)射得更多。人工智能的圖像通常會導致神經元比真實世界圖像的最大響應頻率高39%。即使猴子被顯示出先前由研究人員專門設計用于觸發(fā)腹側神經元的圖案，但AI設計使這些神經元以更高的速率發(fā)射。

AI ARTWORK一個新的人工智能程序設計模式(顯示的示例集合)，可以控制猴子大腦中特定視覺相關神經細胞的活動。P. BASHIVAN，K。KAR和JJ DICARLO /SCIENCE2019

在另一項測試中，AI制作的模式旨在使一個目標位置的神經元變得狂野，同時最小化其他目標的活動。對于33個站點中的25個站點，AI創(chuàng)建的圖像將目標站點的神經活動分離出來，明顯優(yōu)于真實世界的圖像。研究合著者，麻省理工學院計算神經科學家Pouya Bashivan表示，雖然這種操作尚不完善，但未來具有更復雜設計和更多訓練數據的AI可能會更好地控制。

“這是一項偉大的技術進步，”馬里蘭州貝塞斯達精神衛(wèi)生研究所的神經科學家Arash Afraz說，他沒有參與這項研究。

Afraz說，在神經科學實驗中，研究人員“可能想要在大腦中誘導一種特定的活動模式”，以了解不同神經元的原因。“這樣做的直接方法是卷起你的袖子，打開頭骨并在那里貼東西，”就像電極一樣。“現在，我們的工具箱中有了一個新工具”，以前所未有的方式無創(chuàng)地修補神經元。

Bashivan說，人工智能渲染圖像協調神經活動也可能導致心理健康問題的新療法，如創(chuàng)傷后應激障礙，焦慮或“與心情有關的任何事情”。類似于人們使用光療盒來緩解季節(jié)性情感障礙的方式(SN：4/23/05，第261頁)或者看看平靜的自然場景讓人平靜下來(SN：11/10/18，第16頁)有一天，人們可能會凝視著AI為量身定制的圖像。

這些實驗不僅展示了一種操縱神經元的新技術，而且還提供了對AI本質的新見解。人工神經網絡是神經科學家對腹側流的最佳計算機模型。這些計算機程序中的虛擬神經元被安排為與生物神經元類似的結構，并且這些AI非常適合識別照片中的對象。但約翰斯·霍普金斯大學的神經科學家埃德康納沒有參與這項研究，他們就這些人工智能是如何真正像大腦那樣處理和理解視覺輸入一直存在爭議。

Connor說，猴子神經元對人工智能創(chuàng)建的圖像的反應就像人工智能所預測的那樣，這表明這個計算機程序確實以與靈長類大腦類似的方式理解視覺信息。“這樣可以說服懷疑論者，包括我自己。”

如果人工神經網絡實際上以一種非常模仿大腦的方式“看到”，研究這些人工智能程序可能有助于科學家更好地理解人類視覺。未來的研究人員可能會放棄猴子和老鼠，并探測AI內部的神經行為(SN：6/9/18，第14頁)。

對這樣的虛擬神經元進行試驗可以提供“讓你在一個完全可以通過大腦不可訪問的系統(tǒng)進行夢想實驗的方法”，康納說。