ИИ-система YORU обеспечивает управление брачным поведением плодовых мушек в реальном времени
Исследователи разработали систему искусственного интеллекта YORU, которая в реальном времени обнаруживает и прерывает брачные песни плодовых мушек, воздействуя на определённые нейроны.
Учёные из Университета Нагоя в сотрудничестве с Университетом Осаки и Университетом Тохоку разработали систему искусственного интеллекта под названием YORU, которая способна обнаруживать и прерывать брачные песни плодовых мушек, воздействуя на определённые нейроны в реальном времени.
В лабораторных экспериментах самцы плодовых мушек начинают ухаживание, расправляя крылья и издавая песню. YORU распознаёт это поведение в момент его начала и немедленно активирует световой импульс, который подавляет нейроны, ответственные за песню, эффективно останавливая брачное проявление.
YORU работает, распознавая целые позы как единичные поведенческие акты в отдельных видеокадрах, достигая точности от 90% до 98% для различных видов, включая мушек, муравьёв и данио-рерио. Такая быстрая детекция позволяет системе реагировать примерно за 31 миллисекунду, что достаточно быстро для воздействия на текущие поведенческие реакции.
Система использует оптогенетику — метод, при котором свет управляет генетически модифицированными нейронами. При обнаружении расправления крыла, связанного с ухаживанием, YORU запускает зелёный световой импульс, который подавляет целевые нейроны, что приводит к снижению успеха спаривания.
Точность YORU позволяет воздействовать на отдельных мушек даже в условиях скопления. Интегрируя данные о местоположении с проектором, система направляет свет точно на нужного субъекта, не затрагивая окружающих.
Помимо контроля поведения, YORU помогает интерпретировать активность мозга, сопоставляя наблюдаемые действия с нейронными паттернами. Эта возможность помогает исследователям отличать значимые нейронные сигналы от фоновой активности.
Несмотря на значительные достижения, у YORU есть ограничения. Некоторые поведения, развивающиеся на протяжении нескольких кадров, могут быть пропущены из-за подхода детекции по одному кадру. Кроме того, аппаратные ограничения вызывают задержки, которые могут позволить быстро движущимся животным избежать вмешательства.
Разработка YORU представляет собой важный шаг в нейронауке, предоставляя инструмент для изучения причинно-следственных связей между нейронной активностью и поведением в реальном времени. В будущем планируется захватывать более сложные поведения и уменьшать аппаратные задержки для повышения точности и применимости системы в динамичных групповых условиях.