دراسات

صور مولدة بواسطة الذكاء الاصطناعي لرسم خريطة للوظائف البصرية في الدماغ

أظهر باحثون في كلية ويل كورنيل للطب وكلية كورنيل التكنولوجية والحرم الجامعي في إيثاكا استخدام الصور الطبيعية المختارة بواسطة الذكاء الاصطناعي والصور الاصطناعية التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي كأدوات علم الأعصاب لاستكشاف مناطق معالجة الرؤية في الدماغ. الهدف هو تطبيق نهج قائم على البيانات لفهم كيفية تنظيم الرؤية مع إزالة الانحيازات التي قد تنشأ عند النظر إلى ردود فعل تجاه مجموعة أكثر انحيازًا من الصور التي اختارها الباحثون بشكل محدد.

في الدراسة التي نشرت في “كوميونيكيشنز بيولوجي”، جعل الباحثون المتطوعين ينظرون إلى الصور التي تم اختيارها أو إنشاؤها باستخدام نموذج ذكاء اصطناعي للجهاز البصري البشري. كان من المتوقع أن تنشط الصور مناطق عديدة في معالجة الرؤية. باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) لتسجيل نشاط الدماغ لدى المتطوعين، وجد الباحثون أن الصور نشطت في المناطق المستهدفة بشكل signficant بشكل أفضل من الصور الضابطة.

كما أظهر الباحثون أنهم يمكنهم استخدام بيانات رد الصورة هذه لضبط نموذج رؤيتهم للأفراد، بحيث تعمل الصور التي تم إنشاؤها لتكون محفزة بشكل كبير لفرد معين بشكل أفضل من الصور التي تم إنشاؤها استنادًا إلى نموذج عام.

وقالت الدكتورة أيمي كوسيسكي، كبيرة الباحثين في الدراسة: “نعتقد أن هذا هو نهج واعد جديد لدراسة علم الأعصاب للرؤية”.

كانت الدراسة بالتعاون مع مختبر الدكتور ميرت صابونكو، البروفيسور في الهندسة الكهربائية في كلية الهندسة والتكنولوجيا كورنيل وكلية الطب في ويل كورنيل. والمؤلف الرئيسي للدراسة هو الدكتور زيجين جو، الطالب الدكتور الذي كان يشارك في التوجيه المزدوج من قبل الدكتور صابونكو والدكتور كوسيسكي في وقت الدراسة.

تشكل إنشاء نموذج دقيق للجهاز البصري البشري، جزءًا منه عن طريق رسم استجابات الدماغ لصور محددة، واحدة من أهداف علم الأعصاب الحديثة الأكثر تطلعًا. وقد وجد الباحثون، على سبيل المثال، أن إحدى مناطق معالجة الرؤية قد تنشط بشكل قوي ردًا على صورة لوجه، في حين قد تستجيب منطقة أخرى لمناظر طبيعية. يجب أن يعتمد العلماء في معظم الأحيان على الطرق غير الغازية في سعيهم لتحقيق هذا الهدف، نظرًا لمخاطر وصعوبة تسجيل نشاط الدماغ مباشرة بواسطة الأقطاب المزروعة. الطريقة غير الغازية المفضلة هي fMRI، التي تسجل ببساطة التغيرات في تدفق الدم في الأوعية الصغيرة في الدماغ – وهي قياس غير مباشر لنشاط الدماغ – أثناء تعرض الأفراد للحواف المحسوسة أو أثناء أداء مهام معرفية أو جسدية. يمكن لجهاز fMRI قراءة هذه التغيرات الصغيرة بثلاثة أبعاد عبر الدماغ، بدقة تتراوح بين المليمترات المكعبة.

لدراستهم الخاصة، استخدم الدكتور كوسيسكي والدكتور صابونكو وفرقهما مجموعة بيانات قائمة تضم عشرات الآلاف من الصور الطبيعية، مع استجابات fMRI المقابلة من الأفراد البشر، لتدريب نظام ذكاء اصطناعي يُسمى شبكة عصبية اصطناعية (ANN) لنمذجة جهاز الرؤية البصري لدى الإنسان. استخدموا بعد ذلك هذا النموذج لتوقع الصور التي يجب أن تنشط بشكل كبير مناطق الرؤية المستهدفة في الدماغ عبر المجموعة من الصور. ربطوا أيضًا النموذج بمولد صور استنادًا إلى الذكاء الاصطناعي لتوليد صور اصطناعية لتحقيق نفس المهمة.

قالت الدكتورة أيمي كوسيسكي: “فكرتنا العامة هنا كانت في رسم ونمذجة النظام البصري بطريقة منهجية وبدون تحيز، في المبدأ حتى باستخدام صور قد لا يلتقي بها الشخص عادةً”.

سجل الباحثون مشاركة ستة متطوعين وتسجيل ردود fMRI الخاصة بهم على هذه الصور، مركزين على الردود في عدة مناطق معالجة بصرية. أظهرت النتائج أن الصور، سواء الطبيعية أو الاصطناعية، في المتوسط ​​عبر الأفراد، نشطت في المناطق المستهدفة بشكل signficant بشكل أكبر من مجموعة من الصور التي تم اختيارها أو إنشاؤها لتكون محفزة متوسطة فقط. يدعم هذا صحة النموذج القائم على ANN للفريق بشكل عام ويشير إلى أن الصور الاصطناعية قد تكون مفيدة أيضًا كمحركات لاختبار وتحسين مثل هذه النماذج.

في تجربة متابعة، استخدم الفريق بيانات الصور ورد الـ fMRI من الجلسة الأولى لإنشاء نماذج منفصلة لنظام الرؤية قائمة على ANN لكل من الأفراد الستة. ثم استخدموا هذه النماذج الفردية لاختيار أو إنشاء صور محفزة توقعيًا لكل فرد. أظهرت ردود fMRI على هذه الصور أنه، على الأقل بالنسبة للصور الاصطناعية، كان هناك تفعيل أكبر للمنطقة البصرية المستهدفة، وهي منطقة معالجة الوجوه المسماة FFA1، مقارنة بالردود على الصور استنادًا إلى النموذج الجماعي. يشير هذا النتيجة إلى أن الذكاء الاصطناعي وـ fMRI يمكن أن تكونا مفيدة لنمذجة النظام البصري الفردي، على سبيل المثال لدراسة الفروق في تنظيم النظام البصري عبر السكان.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى