AI Mengungkapkan Neuron Dalam Sistem Visual Otak yang Lebih Suka Dilihat

• Para peneliti mengembangkan model berbasis AI yang menghasilkan sinyal berharga untuk menentukan secara andal apa yang lebih disukai neuron untuk dilihat.
• Model ini menggunakan jaringan saraf dalam generatif dan algoritme genetika bernama XDREAM.

Selama lebih dari 5 dekade, para ilmuwan telah mengetahui bahwa neuron di korteks visual tidak merespon sama terhadap gambar yang berbeda. Inilah yang membuat hewan mengenali, memahami, dan menafsirkan sejumlah besar petunjuk visual di sekitar mereka.

Misalnya, neuron visual tertentu di wilayah otak yang disebut korteks temporal inferior lebih aktif ketika hewan melihat teks, objek, tempat, atau wajah. Namun, para ilmuwan masih belum mengerti persis apa yang ditanggapi oleh neuron-neuron ini.

Baru-baru ini, tim peneliti di Harvard Medical School mengembangkan model kecerdasan buatan (AI) yang menghasilkan sinyal berharga untuk secara andal menentukan apa yang lebih disukai neuron untuk dilihat.

Eksperimen yang dilakukan sejauh ini berusaha untuk menganalisis preferensi neuron menggunakan gambar nyata. Gambar-gambar ini secara inheren bias karena dua alasan utama – mereka hanya mewakili pemandangan dunia nyata dan dipilih oleh manusia untuk pengujian. Model baru memecahkan masalah ini dengan menghasilkan gambar sintetik yang disesuaikan dengan preferensi masing-masing neuron.

Eksperimen

Tim menangkap respons saraf dari 6 monyet kera dan memasukkannya ke model berbasis AI. Model tersebut mengukur kecepatan penembakan setiap neuron visual di otak dan menghasilkan gambar yang dapat disesuaikan sendiri.

Monyet diperlihatkan gambar sintetis ini dalam blip 0,1 detik selama beberapa jam. Gambar pertama adalah pola tekstur arbitrer dalam skala abu-abu. AI perlahan memperkenalkan warna dan bentuk berdasarkan respons saraf. Gambar terakhir diubah menjadi sesuatu yang sepenuhnya mewujudkan preferensi neuron.

Pendekatan berbasis AI ini menggunakan jaringan saraf dalam generatif dan algoritme genetik bernama XDREAM, yang dirancang khusus oleh para peneliti untuk memandu evolusi gambar sintetis yang baru.

Referensi:Sel | DOI:10.1016/j.cell.2019.04.005 | The Harvard Gazette

AI mampu menghasilkan super-stimulus untuk neuron di akhir setiap percobaan. Hasil dari semua percobaan cukup konsisten. Banyak neuron mengembangkan gambar melalui AI yang tidak identik tetapi sangat mirip.

Beberapa gambar memenuhi harapan para peneliti. Misalnya, neuron yang diharapkan merespons wajah mengembangkan gambar merah muda melingkar dengan dua bintik hitam yang mirip dengan mata.

Gambar alami vs gambar yang dikembangkan oleh neuron di korteks inferotemporal monyet | Atas perkenan peneliti 

Beberapa hasil sangat mencengangkan. Misalnya, salah satu neuron monyet secara konsisten menghasilkan gambar tubuh monyet dengan bercak merah di lehernya. Tim akhirnya menemukan bahwa monyet ini dibesarkan dengan monyet lain yang dulunya memakai kerah merah.

Namun, tidak semua gambar akhir masuk akal:neuron satu monyet menghasilkan bentuk gelap amorf sementara yang lain mengembangkan kotak hitam kecil.

Apa Selanjutnya?

Menurut para peneliti, respons neuron ini tidak alami, melainkan hasil dari paparan terus menerus terhadap rangsangan visual untuk jangka waktu tertentu. Bagaimana tepatnya neuron menghasilkan gambar-gambar ini masih belum diketahui. Tim berencana untuk menjawab pertanyaan ini dalam studi mereka berikutnya.

Baca:Mengubah Neuron Otak Dapat Menghilangkan Ukiran Alami Untuk Manis

Mempelajari bagaimana korteks visual merespons gambar-gambar tertentu dapat membantu para ilmuwan lebih memahami mekanisme yang mendorong penyakit terkait kognitif, termasuk gangguan spektrum autisme dan ketidakmampuan belajar.