AI Mengungkap Preferensi Neuron Korteks Visual, Mengungkap Bagaimana Neuron Memilih Gambar
- Peneliti mengembangkan model berbasis AI yang menghasilkan sinyal berharga untuk menentukan secara andal apa yang disukai neuron untuk dilihat.
- Model menggunakan jaringan saraf generatif dan algoritma genetika bernama XDREAM.
Selama lebih dari 5 dekade, ilmuwan telah mengetahui bahwa neuron di korteks visual tidak merespons berbagai gambar secara sama. Inilah yang membuat hewan mengenali, memahami, dan menginterpretasikan sejumlah besar petunjuk visual di sekitar mereka.
Misalnya, beberapa neuron visual di wilayah otak yang disebut korteks temporal bawah merespons lebih kuat saat hewan melihat teks, objek, tempat, atau wajah. Namun, ilmuwan masih tidak memahami secara tepat apa yang menjadi respons neuron ini.
Baru-baru ini, tim peneliti di Harvard Medical School mengembangkan model buatan pintar (AI) yang menghasilkan sinyal berharga untuk menentukan secara andal apa yang disukai neuron untuk dilihat.
Eksperimen yang telah dilakukan sejauh ini mencoba menganalisis preferensi neuron menggunakan gambar nyata. Gambar-gambar ini bisa secara inheren bias karena dua alasan utama – mereka hanya merepresentasikan pemandangan dunia nyata dan dipilih oleh manusia untuk tes. Model baru memecahkan masalah ini dengan menghasilkan gambar sintetis yang disesuaikan dengan preferensi setiap neuron.
Eksperimen
Tim menangkap respons neural dari 6 monyet makaka dan memasukkannya ke model berbasis AI. Model mengukur tingkat peluncuran setiap neuron visual di otak dan menghasilkan gambar yang menyesuaikan diri sendiri.
Monyet ditunjukkan gambar sintetis ini dalam silet 0,1 detik selama beberapa jam. Gambar pertama adalah pola tekstur arbitrari dalam skala abu-abu. AI secara perlahan memperkenalkan warna dan bentuk berdasarkan respons neural. Gambar akhir dimorf menjadi sesuatu yang sepenuhnya mengembodikan preferensi sebuah neuron.
Pendekatan berbasis AI ini menggunakan jaringan saraf generatif dan algoritma genetika bernama XDREAM, yang dirancang secara khusus oleh peneliti untuk memandu evolusi gambar sintetis baru.
Referensi: Cell | DOI:10.1016/j.cell.2019.04.005 | The Harvard Gazette
AI mampu menghasilkan super-stimulus untuk neuron di akhir setiap eksperimen. Hasil semua eksperimen cukup konsisten. Banyak neuron menghasilkan gambar melalui AI yang tidak identik namun sangat mirip.
Beberapa gambar memenuhi harapan peneliti. Misalnya, neuron yang diharapkan merespons wajah menghasilkan gambar lingkaran pink dengan dua titik gelap yang mirip mata.
Gambar alami vs gambar yang dihasilkan oleh neuron di korteks inferotemporal monyet | Kredit: para peneliti
Beberapa hasil menakjubkan. Misalnya, salah satu neuron monyet konsisten menghasilkan gambar tubuh monyet dengan nodah merah di sekitar lehernya. Tim akhirnya menemukan bahwa monyet ini dibesarkan dengan monyet lain yang biasa mengenakan kalung merah.
Namun, tidak semua gambar akhir masuk akal: neuron monyet satu menghasilkan bentuk gelap amorf sementara neuron lain menghasilkan persegi kecil hitam.
Apa Selanjutnya?
Menurut peneliti, respons neuron ini tidak alami, melainkan hasil paparan kontinu terhadap stimuli visual untuk periode waktu tertentu. Bagaimana tepatnya neuron menghasilkan gambar ini masih tidak diketahui. Tim berencana menjawab pertanyaan ini dalam studi selanjutnya.
Baca: Mengubah Neuron Otak Bisa Menghilangkan Keinginan Alami untuk Manis
Memahami bagaimana korteks visual merespons gambar tertentu dapat membantu ilmuwan lebih memahami mekanisme yang mendorong penyakit kognitif, termasuk gangguan spektrum autisme dan kesulitan belajar.
