A MaleCNS v1.0 adatkészlet több mint 166 000 neuront térképez fel egy felnőtt gyümölcslégy agyából

A nagy kép: A Google feltérképezte egy gyümölcslégy agyát és központi idegrendszerét, és az adatkészletet már most is valószínűtlen módon használják: egy szimulált légyagy kiképzésére a Doom és a Super Mario 64 játékra. A kísérletek megmutatják, milyen gyorsan válhat egy tudományos adatkészlet fejlesztési projektté, miután a kutatók nyilvánosan elérhetővé teszik.

A Google Research által a múlt hét végén bejelentett MaleCNS v1.0 adatkészlet több mint 166 000 idegsejtet tartalmaz egy felnőtt hím gyümölcslégyből. A Google a HHMI Janelia Research Campusszal és más kutatókkal dolgozott együtt a projektben, és mesterséges intelligencia segítségével több millió 2D-s képet alakított neurális struktúrák 3D-s rekonstrukcióivá.

A munka jelentős kiegészítője a gyümölcslégy-kutatásnak, amelyet régóta használnak a genetikában és az idegtudományban. Az agy és a központi idegrendszer teljes térképe segíthet a tudósoknak tanulmányozni, hogyan működnek az idegi áramkörök, és hogyan befolyásolják a viselkedést.

Új technikai kihívás elé is állította a fejlesztőket.

Alex Wormuth szoftvermérnök csatlakoztatta a fly connectome-ot a Doomhoz, a klasszikus első személyű lövöldözős játékhoz. A Wormuth beállításában minden játékkeret stimulálja a modellben lévő szenzoros neuronokat, amelyek aztán a kapott idegi tevékenységet játékvezérlőkké alakítják.

„Minden Doom-keret stimulálja a szenzoros neuronokat. Az idegi aktivitás a játékvezérlőkhöz van rendelve. A károsodás két PPL101 dopaminsejt ingerét váltja ki megerősítésként” – írta Wormuth.

Az ötlet az, hogy megvizsgáljuk, vajon a rekonstruált idegrendszer képes-e megtanulni reagálni a játék környezetére. Amikor a játékos sebzést szenved, a modell ingert kap, amelynek célja, hogy megerősítse. Wormuth nyílt forráskódúvá tette a kódot, és létrehozott egy élő oldalt, amely bemutatja a képzési folyamatot a nagyjából 166 700 neuronból álló modellben.

– Megtanul a légy túlélni? – kérdezte Wormuth.

Jessica Paquette fejlesztő hasonló kísérletet futtat a Super Mario 64-gyel. A Paquette által közzétett rövid klipben Mario ismételten falnak repülve látható, ami arra utal, hogy a rendszer még mindig a kezdeti szakaszában van.

Paquette úgy jellemezte a projektet, mint „szó szerint 100%-ban GPT Astrával kódolt hangulat… csak a móka kedvéért”. A kísérlet kódja is elérhető.

Egyik erőfeszítést sem szabad összetéveszteni azzal, hogy egy igazi gyümölcslégyet helyezünk a játék elé. A fejlesztők egy biológiai idegrendszer digitális rekonstrukcióján dolgoznak. A projektek a játékadatokat leképezett neurális áramkörökbe táplálják, majd a kapott idegi tevékenységet a játékon belüli vezérlők aktiválására használják.

Ez teszi érdekessé a kísérleteket. A connectome tudományos forrásként jött létre, de kiadása egy részletes biológiai neurális hálózatot is ad a fejlesztőknek, amelyeket szoftverben tesztelhetnek. Ahelyett, hogy a semmiből építenének ki mesterséges neurális hálózatot, a kutatók megvizsgálhatják, hogyan viselkedik egy ismert biológiai kapcsolathalmaz, amikor bemenetnek és visszacsatolásnak van kitéve.

A Google szerint a gyümölcslegyek térképe felgyorsíthatja az agykutatást. Az azonnali Doom és Mario kísérletek egy másik eredményt mutatnak be egy ilyen nagy adathalmaz kibocsátásával: gyorsan a fejlesztők nyilvános tesztágyává válhat.

Azt még látni kell, hogy bármelyik projekt létrejön-e egy szimulált légyagy, amely képes eleget tanulni a játékban való navigáláshoz. A kísérletek egyelőre korai betekintést nyújtanak abba, hogy mi történhet, ha egy részletes biológiai térkép hozzáférhetővé válik a szoftverfejlesztők számára.