مغز میمون ها چگونه چهره ها را تشخیص میدهد؟

دانشمندان دانشگاه صنعتی کالیفرنیا توانستند کد تشخیص چهره در میمون‌ها را رمزگشایی کنند. این پژوهشگران به میمون‌ها تصویری از یک انسان را نشان داده و تنها با اسکن مغز آن‌ها توانستند آن تصویر را دوباره بازسازی نمایند. تصویر به دست آمده بسیار دقیق بود. با مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی همراه باشید.

مغز میمون ها چگونه چهره ها را تشخیص میدهد؟

پروفسور Doris Tsao و یک پژوهشگر فوق دکترا به نام Steven Le Chang از دانشگاه صنعتی کالیفرنیا (Caltech)، متوجه شدند که تنها 205 سلول‌ عصبی (neuron) در مغز مسئول تشخیص چهره هستند. اکنون که کد تشخیص چهره در میمون‌ها رمزگشایی شده است، دانشمندان می‌توانند با استفاده از فعالیت مغزی یک میمون، تصویر چهره‌ی هر انسانی را بازسازی کنند.

با این که به دست آوردن یک تصویر در نتیجه‌ی اسکن مغز یک میمون بیشتر به داستان‌های علمی تخیلی شبیه است، اما این دانشمندان توانستند بر اساس یک روش کاملا منطقی این کار را انجام دهند. وقتی که یک انسان یا یک میمون چهره‌ای را می‌بیند، سلول‌های عصبی مختلفی آغاز به کار می‌کنند تا اطلاعات را برای پردازش به مغز منتقل کنند. برای امکان‌پذیر شدن این فرآیند، اطلاعات تصویری به فعالیت سلول‌های عصبی ترجمه می‌شود. این فرآیند را می‌توان به صورت یک زبان خارجی در نظر گرفت که فعال شدن هر سلول‌ عصبی (neuron firing) یک کلمه در آن زبان است. زمانی که شما بتوانید معنای کلمه را بفهمید، قادر خواهید بود آن زبان را درک کنید. پژوهشگران این زبان را رمزگشایی کرده و فهمیدند فعالیت هر کدام از سلول‌های عصبی مختلف چه اطلاعاتی را برای تشکیل تصویر یک چهره در بر دارد. پس از رمزگشایی این زبان، آن‌ها می‌توانند هر چهره‌ای را براساس فعالیت ذهنی میمون‌ها بازسازی کنند. این زبان برگشت‌پذیر است و پژوهشگران می‌توانند بفهمندکه با نشان دادن یک تصویر خاص به یک میمون کدام سلول‌ها فعال می‌شوند.

مغز میمون ها چگونه چهره ها را تشخیص میدهد؟

ستون سمت چپ: تصاویر وافعی که به میمون‌ها نشان داده شد. ستون سمت راست: تصاویر بازسازی شده بر اساس فعالیت مغزی میمون‌ها

Doris Tsao که پروفسور زیست شناسی و مهندسی زیستی در دانشگاه صنعتی کالیفرنیا است، می‌گوید «ما فهمیدیم که این کد بسیار ساده است. اکنون ما می‌توانیم با بررسی فعالیت الکتریکی فقط 205 سلول‌ در مغز میمون، تصویری که او دیده است را بازسازی کنیم. یک کاربرد این اکتشاف در امور جنایی است که می‌توان با تجزیه و تحلیل فعالیت مغزی شاهد، تصویری از چهره‌ی مجرم به دست آورد.»

فرآیند آزمایش مغز میمون‌ها

اطلاعات تصویری یک چهره می‌تواند به مقادیر و مختصات عددی تبدیل شود. برای نمونه می‌توان موقعیت مکانی و شکل بینی شما نسبت به گونه‌ها و شکل صورت‌تان را محاسبه کرد. پژوهشگران 25 موقعیت مکانی در چهره‌ی انسان‌ها انتخاب کردند. آن‌ها همچنین 25 ویژگی غیر مکانی مانند رنگ و جنس پوست و رنگ چشم را در نظر گرفتند. سپس با ترکیب این اطلاعات مکانی و غیرمکانی تصاویری از چهره‌‌های مختلف انسان ساخته و به میمون‌های ماکاک (macaque monkeys) نشان دادند. الکترودهایی در مغز میمون‌ها وارد شد تا فعالیت‌ سلول‌هایی در بخش‌های ویژه‌ای از مغز که با دیده شدن یک چهره بیشترین فعالیت را از خود نشان می‌دهند (Face cells) را ثبت کنند. با توجه به فعالیت سلول‌های مغزی، پژوهشگران توانستند مشخص کنند که کدام سلول به کدام داده‌ی تصویری پاسخ می‌دهد.

پس از مشخص کردن این که سلول‌های عصبی چگونه به نشانه‌های تصویری پاسخ می‌دهند، پژوهشگران الگوریتمی تولید کردند که هر تصویری را با استفاده از فعالیت سلول‌های عصبی رمزگشایی می‌کرد. آن‌ها با نشان دادن یک تصویر جدید به میمون، توانستند آن را بر اساس فعالیت سلول‌های عصبی مغز او بازسازی نمایند. تصاویری که به میمون‌ها نشان داده شد و تصاویری که با کمک الگوریتم از فعالیت سلول‌های مغزی میمون‌ها به دست آمد، تقریبا یکسان بود. تنها 205 سلول عصبی برای بازسازی تصاویر کافی بود.

سایر نتایج به دست آمده و کاربردها

پژوهشگران می‌توانند از فعالیت سلول‌های عصبی در مغز به تصویر چهره‌ی یک انسان برسند، یعنی با تجزیه و تحلیل فعالیت مغز به اطلاعات تصویری دست یابند. افزون بر این، در نتیجه‌ی این پژوهش کشف شد که چگونه مغز حیوانات چهره‌ها را تشخیص می‌دهد. پیش از این تصور می‌شد که هر سلول مسئول کدگذاری یک چهره‌ی خاص است. اما اکنون مشخص شده است که هر سلول مسئول ارائه‌ی بخشی از اطلاعات تصویری است و اطلاعات سلول‌های مغزی مختلف با هم ترکیب شده و یک چهره را می‌سازند. شاید مغز انسان‌ها هم بر اساس روش مشابهی چهره‌ها را تشخیص می‌دهد. افزون بر کاربرد نتایج این پژوهش در امور جنایی، می‌توان از آن در یادگیری ماشین و برای تشخیص چهره‌ها استفاده کرد. برای نمونه می‌توان آن را در تشخیص چهره‌ی تارنمای فیسبوک به کار گرفت.

پیوند:The Code for Facial Identity in the Primate Brain


بیشتر بخوانید:

>>رشد سلول های مغزی بر روی یک تراشه

>>افزایش حجم بافت‌های مغزی: روش نوین کشف ناشناخته های مغز

>>پنج چشم انداز کاربرد فناوری های رابط مغزی در آینده (بخش نخست)


منبع: zmescience

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن