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美利体育登录入口官网:科学家仅凭大脑活动，重建了小鼠看到的图像
科学家仅用从小鼠记录的大脑活动，重建出短视频，实质上让研究者得以重现动物当时所看到的画面；由伦敦大学学院领衔的研究，提供了探究大脑如何把视觉输入转化为世界内部表征的新方法。
发表于《eLife》的发现，能帮助科学家更好理解视觉信息如何在脑中处理，并最终可能让比较不同物种如何感知同一环境成为可能。
研究者花了很多年试图理解大脑如何解读从眼睛传来的信号；在人类研究中，科学家让受试者看图像与电影，同时用 fMRI 记录大脑活动，然后用这些测量去尝试重建细到单个像素的视觉信息。
新工作走了一条不同的路；团队没有依赖更宽泛的脑成像信号，而是用了从小鼠单个脑细胞的记录，这些单细胞测量能提供更详细的图景，说明视觉信息如何在脑中表征。
利用从视觉皮层记录的活动，团队能为展示给小鼠的电影生成高质量的重建。
研究第一作者、伦敦大学学院贤者威康中心的鲍尔博士说：我们想要一个更好的方法来研究大脑如何解读我们所见；当前理解特定神经元群表征什么的方法，对未被专门测试过的情形不太通用；所以我们想开发一种方法，能捕捉脑中表征的是什么，并把它与现实比较。
研究者特别感兴趣的是：动物面前物理存在的东西，与这些信息在脑内如何表征之间的差异；研究那些差异，能揭示大脑强调、改变或过滤掉哪些视觉特征。
为重建电影，鲍尔与同事用了一个动态神经编码模型——它最初由另一个团队为 2023 年 Sensorium 竞赛开发，用于预测小鼠看电影时单个神经元（脑细胞）将如何响应。
该模型还考虑了其他因素，包括动物的运动与瞳孔直径的变化。
伦敦大学学院的研究者随后用同一数据集 refined 了方法；首先，他们计算如果小鼠看着空白屏幕，神经元被预测会如何表现，再把这一预测与小鼠看电影时神经元的实际活动比较。
神经活动是用一种显微成像方法测量的——它通过侦测局部钙水平的升高，识别哪些单个脑细胞处于活跃。
利用预测与实际活动之间的差异，一种算法逐渐改变最初空白电影的每个像素；每调整一次，重建视频就变得更像实际展示给小鼠的那一部。
在模型被训练后，研究者给了它一个更难的测试：他们记录一只小鼠看一部从未纳入模型训练数据的电影时的大脑活动。
仅凭那项神经活动，系统重建出了一段十秒的、类似那部未见过的电影。
鲍尔补充说：用这种方法，我们能实现十秒视频片段的高质量重建；重建的准确度随纳入更多单个神经元的数据而提升，证明了全面神经数据的重要性。
这一结果提示，该方法并非简单地记住此前展示过的电影，而是能用神经活动模式，从新场景中推断视觉信息。
为评估重建，研究者用了一种叫像素相关的方法，比较原始与重建电影中对应的像素。
分析显示两部视频在时序上只有很小差异；但研究者说，在图像分辨率与可重建的视觉场景范围上，仍有相当大的改进空间。
未来的工作将聚焦于收集能支持更清晰重建、并覆盖动物所见更大范围的数据。
为什么我们的大脑并不简单记录现实。
研究者现在计划用这项技术研究一个更深层的问题：大脑的内部表征，与我们眼前真实世界之间的差异有多大？
视觉并非简单的、像相机一样的记录过程；大脑持续地解读、过滤并修改涌入的感官信息；理解这些变化确切发生在哪里、如何发生，能揭示关于感知的重要原理。
鲍尔总结说：我们脑中并没有世界的完美表征；视觉处理管道以一种修改信息的方式 skew 并 warp 我们的表征；现实与脑中表征之间的这种偏差，未必是错误，而是一种特征，反映了我们的心智如何解读与增强感官信息；我们想探索这在大脑中如何发生。
当一段十秒的动画，仅凭小鼠脑细胞的钙信号就被“洗”回屏幕，视觉的本质，也从“看见”变成了“被重建”。
在像素与神经元之间，大脑对我们隐瞒的，或许不是画面，而是它自己的那套诠释。
或许，真正值得追问的，不是 AI 能否梦见电子羊，而是我们自己的脑，每天都在用怎样的偏差，重画眼前的世界。
