Wyobraź sobie, że podpinasz mysz do komputera i na monitorze oglądasz to, co dzieje się w jej głowie. Zespół z University College London (UCL) właśnie tego dokonał, generując pikselowe rekonstrukcje obrazu bezpośrednio z neuronów gryzoni. To fascynujący, choć nieco rozmazany wgląd w to, jak zwierzęta postrzegają otaczającą je rzeczywistość.

TL;DR

  • Sztuczna inteligencja z konkursu Sensorium przewiduje aktywność kory wzrokowej myszy na podstawie wideo.
  • Odtworzone 10-sekundowe klipy sportowe przypominają jakością mocno zużytą kasetę VHS.
  • Dr Joel Bauer z UCL ostrzega przed zagrożeniami dla prywatności danych neuronalnych u ludzi.
  • W planach jest dekodowanie zwierzęcych snów oraz ich reakcji na iluzje optyczne.
  • Wyniki opublikowano w eLife, bazując na danych z bioRxiv z czerwca 2024 roku.

Jak działała rekonstrukcja z neuronów myszy?

Zespół pod wodzą dr. Joela Bauera z Sainsbury Wellcome Centre na University College London zarejestrował wyładowania neuronów w korze wzrokowej myszy, wykorzystując do tego laser podczerwony. W trakcie eksperymentu gryzonie oglądały 10-sekundowe materiały wideo przedstawiające ludzi uprawiających sport – od gimnastyki po jazdę konną. Zebrane dane trafiły do algorytmu sztucznej inteligencji, który wcześniej triumfował w naukowym konkursie Sensorium.

System ten potrafi przewidzieć, jak zmieni się aktywność elektryczna w korze wzrokowej pod wpływem konkretnych bodźców. Badacze „karmili” go początkowo pustymi klatkami filmu, iteracyjnie modyfikując obrazy tak długo, aż generowane wzorce neuronowe pokryły się z tymi zarejestrowanymi u myszy. Efektem są ziarniste rekonstrukcje tego, co w danej chwili przetwarzał mózg zwierzęcia.

Cały proces został szczegółowo opisany w publikacji „Movie reconstruction from mouse visual cortex activity”, która trafiła do eLife po wcześniejszej obecności na platformie bioRxiv od czerwca 2024 roku. Wśród autorów znaleźli się również Troy W. Margrie oraz Claudia Clopath.

Co widziały myszy i jak to wyglądało?

Choć myszy śledziły na ekranie dynamiczne sceny z zapasami czy gimnastyką, uzyskane rekonstrukcje przypominają raczej pikselowy chaos. Kora wzrokowa ma za zadanie przetworzyć surowe sygnały z siatkówki w zrozumiały obraz, jednak u gryzoni wzrok jest znacznie słabszy niż u ludzi – stąd tak niska rozdzielczość końcowego materiału.

Bauer ocenia, że ostrość obrazu można by poprawić siedmiokrotnie, ale i tak nigdy nie zbliży się ona do jakości oryginału. Na ten moment mamy do czynienia z wąskim wycinkiem pola widzenia, przypominającym patrzenie przez dziurkę od klucza. To ironiczne: myszy widzą świat w niskiej jakości, a my za wszelką cenę staramy się te ich wizje wyostrzyć za pomocą technologii.

To badanie daje nam jednak unikalny wgląd w to, jak mózg gryzonia radzi sobie z ruchem. Nie jest to obraz idealny, ale stanowi obiecujący fundament pod dalsze analizy, podobnie jak to, że mózg muszki owocówki ożył w komputerze.

Ograniczenia i plany na ostrzejsze wizje

Największą barierą jest obecnie fizjologia – słaby wzrok myszy oraz techniczne ograniczenia nagrywania, które obejmuje tylko fragment sygnału z jednego oka. Pikseloza wynika z faktu, że neurony tych zwierząt kodują po prostu mniej informacji niż ludzkie.

Kolejne kroki naukowców zakładają objęcie badaniem pełnego pola widzenia z obu oczu oraz analizę większej liczby neuronów, co ma drastycznie podnieść jakość obrazu. Bauer dostrzega tu ogromny potencjał – od dekodowania zwierzęcych snów po sprawdzanie, jak reagują one na iluzje optyczne. Wizja podglądania halucynacji po podaniu substancji psychoaktywnych brzmi jak czyste science-fiction, ale przy obecnym tempie rozwoju technologii staje się realnym scenariuszem.

Zastosowanie ensemblingu modeli oraz zwiększenie gęstości danych neuronalnych ma poprawić wierność odtwarzanych scen, co potwierdzają wstępne testy opisane w publikacji. To niemal tak imponujące, jak fakt, że Veo 3.1 od Google tworzy wideo 4K ze zdjęć, choć tutaj surowcem jest żywa tkanka, a nie plik JPG.

Co to da dla zrozumienia zwierząt?

„Ludzi możemy po prostu zapytać, co im się śniło lub co widzą. W przypadku zwierząt nie mamy takiej możliwości” – wyjaśnia dr Joel Bauer.

To badanie otwiera drzwi do zrozumienia percepcji zwierząt bez konieczności zadawania pytań. Czy myszy dają się nabrać na te same sztuczki wizualne co my? Co pojawia się w ich głowach podczas fazy REM? W dalszej perspektywie technologia ta może pozwolić na współodczuwanie emocji, budując „głęboką empatię” między gatunkami.

Bauer półżartem wspomina o chęci sprawdzenia, „jak to jest być nietoperzem” – brzmi to jak odlotowy eksperyment, ale cele są jak najbardziej naukowe. To milowy krok w stronę czytania w myślach zwierząt, gdzie kluczem do zamka jest odpowiednio wytrenowana sztuczna inteligencja. Podobnie jak w przypadku aplikacji MeowTalk, która próbuje tłumaczyć koty, tutaj również AI staje się pomostem międzygatunkowym.

Zabawne, że to właśnie myszy, od dekad będące ikonami laboratoriów, teraz jako pierwsze zdradzają nam sekrety swojego wewnętrznego kina.

Ryzyka dla ludzi i ochrona prywatności

Choć entuzjazm badaczy w kontekście zwierząt jest zrozumiały, pojawiają się poważne pytania o etykę w odniesieniu do ludzi. Inne zespoły naukowe pracują już nad rekonstrukcją obrazów z ludzkich skanów mózgu, co rodzi realne obawy o naruszenie najbardziej intymnej sfery prywatności.

„Ryzyko polega na tym, że system mógłby zrekonstruować nie to, co faktycznie widzisz, ale to, co sobie wyobrażasz. Niekoniecznie chcemy dzielić się z kimkolwiek wszystkim, co mamy w głowie” – ostrzega Bauer.

Ochrona danych neuronalnych stanie się wkrótce tematem równie gorącym, co cyberbezpieczeństwo. Technologia pędzi do przodu, ale ramy etyczne muszą za nią nadążyć. O ile w przypadku myszy mówimy o czystym postępie naukowym, o tyle u ludzi podobne narzędzia mogłyby stać się fundamentem dla inwigilacji myśli rodem z najgorszych dystopii.

Źródła: The Guardian (10.03.2026), eLife reviewed preprint (doi:10.7554/elife.105081.1), bioRxiv (doi:10.1101/2024.06.19.599691)

Najczęściej zadawane pytania