[📪정보] 인공 지능의 도움으로 뇌 이해

신경 생물 학자들은 뇌의 배선을 분석하기 위해 신경망을 프로그래밍합니다.

http://maxplanck.nautil.us/article/359/understanding-the-brain-with-the-help-of-artificial-intelligence

의식은 어떻게 생깁니 까? 연구원들은이 질문에 대한 답이 뉴런 사이의 연결에 있다고 생각합니다. 그러나 불행히도 뇌의 배선에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 수집 된 데이터에서 연결을 추적하려면 현재까지 신경 세포 접촉을 충분히 안정적으로 식별 할 수있는 컴퓨터가 없기 때문에 수집 된 데이터의 연결을 추적하는 데 많은 시간이 소요될 수 있습니다. Martinsri의 Max Planck Neurobiology Institute의 과학자들은 인공 지능의 도움으로 이것을 바꿀 계획입니다. 그들은 여러 인공 신경망을 훈련 시켜서 신경 회로의 재건을 가속화했습니다.

뉴런은 회사가 필요합니다. 개별적으로, 이들 세포는 거의 달성 할 수 없지만, 그들이 결합 할 때 뉴런은 무엇보다도 우리의 행동을 제어하는 강력한 네트워크를 형성합니다. 이 과정의 일부로, 세포는 접촉점 인 시냅스를 통해 정보를 교환합니다. 기본 뇌 기능에 대한 이해와 신경계의 학습, 기억, 의식 및 장애와 같은 중요한 과정에 대한 중요한 시점과 장소에서 어떤 뉴런이 서로 연결되어 있는지에 대한 정보. 연구원들은이 모든 것의 열쇠가 인간의 뇌에서 약 1000 억 개의 세포의 배선에 있다고 생각합니다.

이 키를 사용하려면 수천 개의 접촉 및 파트너 세포가있는 뇌의 모든 단일 뉴런 인 코 넥텀을 매핑해야합니다. 불과 몇 년 전만해도이 목표를 달성 할 수 없었습니다. 그러나 막스 플랑크 신경 생물학 연구소의 Electrons – Photons – Neurons 부서의 과학자들은“불가능한 것”이라는 개념에 의해 저지되기를 거부합니다. 따라서 지난 몇 년 동안 그들은 염색법과 현미경 법을 개발하고 개선했습니다. 뇌 조직 샘플을 고해상도 3 차원 전자 현미경 이미지로 변환하는 데 사용할 수 있습니다. 부서에서 프로토 타입으로 사용하는 최신 현미경은 다음 샘플 레벨을 노출하기 전에 91 개의 전자빔으로 샘플의 표면을 병렬로 스캔합니다. 이전 모델과 비교하면 데이터 수집 속도가 50 배 이상 증가합니다. 결과적으로 전체 마우스 뇌는 수십 년이 아닌 몇 년 안에 매핑 될 수 있습니다.

뇌 조직 한 조각을 수십억 픽셀로 분해하는 것이 가능하지만, 이러한 전자 현미경 이미지의 분석에는 수년이 걸립니다. 이는 표준 컴퓨터 알고리즘이 종종 너무 정확하지 않아서 장거리에 걸쳐 뉴런의 웨이퍼-얇은 돌출을 안정적으로 추적하고 시냅스를 식별하기가 어렵 기 때문입니다. 이러한 이유로 사람들은 여전히 전자 현미경으로 생성 된 이미지 더미의 시냅스를 식별하기 위해 컴퓨터 화면 앞에서 몇 시간을 소비해야합니다.

Jörgen Kornfeld가 이끄는 Max Planck 과학자들은 인공 신경망의 도움으로이 장애물을 극복했습니다. 이 알고리즘은 예제와 경험을 통해 배우고이 지식을 기반으로 일반화 할 수 있습니다. 그들은 이미 이미지 프로세스 및 패턴 인식에 매우 성공적으로 적용되었습니다. Kornfeld는“따라서 실제 신경망을 분석하기 위해 인공 네트워크를 사용하는 것은 그리 쉬운 일이 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 그것은 소리만큼 간단하지 않았습니다. 몇 달 동안 과학자들은 소위 Convolutional Neural Networks를 훈련하고 테스트하여 세포 확장, 세포 구성 요소 및 시냅스를 인식하고 서로 구별합니다.

짧은 교육 단계에 따라 결과 SyConn 네트워크는 이제 이러한 구조를 자율적이고 매우 안정적으로 식별 할 수 있습니다. 송 버드 뇌의 데이터를 사용한 결과 SyConn은 신뢰성이 뛰어나므로 사람이 오류를 확인할 필요가 없습니다. Kornfeld는 박사 학위 연구의 일환 인 SyConn의 성공에 대해 매우 기뻐하면서“이것은 우리가 그렇게 낮은 오류율을 달성 할 것으로 기대하지 않았기 때문에 절대적으로 환상적입니다. 그리고 새로 개발 된 신경망이 앞으로 수천 시간의 단조로운 작업의 신경 생물 학자들을 구해줄 것이기 때문에 그는 기뻐할 모든 이유가 있습니다. 결과적으로, 그들은 코 넥텀 및 아마도 의식을 해독하는 데 필요한 시간을 수년 줄일 것입니다.

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