科普：專(zhuān)家與新手大腦有何不同
熟練掌握某項(xiàng)技能的專(zhuān)家和初學(xué)者的大腦有何不同？研究人員近日通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法發(fā)現(xiàn)了二者區(qū)別 ， 并研發(fā)出可預(yù)測(cè)動(dòng)物行為的新方法 ， 這也顯示出人工智能助益神經(jīng)科學(xué)研究的潛力 。
美國(guó)科爾德斯普林實(shí)驗(yàn)室、哥倫比亞大學(xué)和英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員發(fā)現(xiàn) ， 當(dāng)小鼠從“新手”變?yōu)椤皩?zhuān)家”時(shí) ， 其腦細(xì)胞回路和神經(jīng)元活動(dòng)都會(huì)有所變化 ， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得更為集中和專(zhuān)注 。 研究成果最近發(fā)表在美國(guó)《神經(jīng)元》月刊上 。
實(shí)驗(yàn)中 ， 研究人員訓(xùn)練小鼠完成感知決策任務(wù) 。 小鼠們先接收閃光、滴答聲等多重感知刺激 ， 然后通過(guò)有選擇地舔舐三個(gè)出水口中的一個(gè) ， 告訴研究人員這些刺激是高頻還是低頻 。 如果選擇正確 ， 小鼠會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì) 。 在該過(guò)程中 ， 小鼠的神經(jīng)元變化都被雙光子成像顯微鏡觀測(cè)記錄下來(lái) 。
【科普：專(zhuān)家與新手大腦有何不同】研究人員發(fā)現(xiàn) ， 在小鼠剛開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí) ， 相關(guān)神經(jīng)元只在做選擇的瞬間才會(huì)有所反饋；而當(dāng)小鼠完全掌握該技能時(shí) ， 就仿佛“成竹在胸” ， 其神經(jīng)元會(huì)提前很久開(kāi)始反饋 。
為“讀懂”神經(jīng)元活動(dòng) ， 研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練了一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 。 這一名為“線(xiàn)性支持向量機(jī)器”的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收集了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ， 并把它們與神經(jīng)元活動(dòng)相關(guān)聯(lián) 。 研究人員發(fā)現(xiàn) ， 隨著小鼠完成任務(wù)愈加熟練 ， 它們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就愈加精確與專(zhuān)注 ， 當(dāng)把這些變化映射在這一人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中 ， 就可預(yù)測(cè)小鼠接下來(lái)的行為 ， 準(zhǔn)確度高達(dá)90% 。
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