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大脑皮层神经网络测量取得新突破

大脑皮层神经网络测量的新突破

ScienceDaily北京,10月31日(记者顾刚)哺乳动物的大脑是以其大量的神经细胞和极高的通讯密度而闻名的最复杂的网络 德国马克斯普朗克脑科学研究所的一项研究是绘制哺乳动物的脑组织图,记录局部结缔组织,并对其进行分析,以寻找以前学习过程的痕迹 研究结果发表在最近的杂志《科学》上。

迄今为止,大脑研究只检查了大脑网络的一部分 连接主义的新领域正致力于测量不同大脑区域和动物的更大回路。

马克斯普朗克脑科学研究所主任莫伊兹赫尔姆斯泰特领导的研究小组分析了一只4周大小鼠大脑皮层的活组织检查 该组织来自体感皮层,负责处理触摸信息。 利用优化的人工智能图像处理和人机数据分析之间的有效交互,研究人员可以在该组织片段中重建所有约40万个突触和约2.7米的神经网络。

重建的组织再现了大约7,000个轴突和大约3,700个突触后神经细胞过程之间的联系,即神经网络的局部完整的通信图 重构不仅产生了较大的网络图,而且效率提高了约33倍,这是哺乳动物大脑密集多项式重构的新标准。

这种方法的突破使研究人员能够分析其中包含的互连模式的连通性 根据突触生长和强化伴随学习的过程,他们检查了神经网络通信图,以确定哪一部分显示出先前学习的迹象。

该项研究项目的第一作者亚历山德罗莫塔(Alessandro Motta)解释道:“因为一些突触可塑性模型准确预测了学习中的突触增强,例如,当老鼠学会识别猫或树时,我们甚至可以从皮质神经网络交流图的快照中获得这种学习过程的频率估计。”

项目负责人赫尔姆斯特德特(Helms Tedert)说:“即使在大脑皮层这么小的地方,我们也会对它包含的信息量和精确度感到惊讶。将已开发的方法从大脑研究应用到人工智能具有重要意义。” “他还描述了一个研究领域,通过未来的人工神经网络学习生物神经网络,其主要参与者是谷歌和美国情报研究计划(IARPA)

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