人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)雄性果蠅求偶行為

來(lái)源:新華網(wǎng) 2024-06-05 16:48 http://m.d-black.cn/

　　新華社倫敦6月4日電　近日在線(xiàn)發(fā)表于英國(guó)《自然》雜志的一項(xiàng)新研究說(shuō)，美國(guó)研究人員采用被稱(chēng)為“敲除訓(xùn)練”的策略，訓(xùn)練出可模擬雄性果蠅視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)雄性果蠅看到潛在配偶時(shí)的行為。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指用機(jī)器學(xué)習(xí)模型模擬動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)研究，可以幫助了解真實(shí)的神經(jīng)回路如何工作。普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員開(kāi)發(fā)的這款人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其單元結(jié)構(gòu)揭示出了雄性果蠅求偶時(shí)，從它接收的視覺(jué)信息到神經(jīng)元、再到行為的轉(zhuǎn)換機(jī)制。

　　求偶期間，雄性果蠅會(huì)根據(jù)雌性的位置和大小等視覺(jué)信息采取追逐、振翅等求偶行為。在果蠅視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)中，它接收的視覺(jué)信息會(huì)通過(guò)一組有序排列的“小葉柱狀（LC）神經(jīng)元”從視網(wǎng)膜傳遞到中樞大腦。這組神經(jīng)元如同視網(wǎng)膜和中樞大腦之間的“瓶頸路段”，研究人員希望利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型探索它們?nèi)绾斡绊懶坌怨壍那笈夹袨椤?/p>

　　與經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)不同，研究人員使用了一種名為“敲除訓(xùn)練”的策略，即在訓(xùn)練中使特定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元靜默，同時(shí)利用基因技術(shù)使已被識(shí)別的果蠅LC神經(jīng)元子單元靜默，以驗(yàn)證人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能否準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這些基因改造果蠅的行為。通過(guò)對(duì)多種不同的LC神經(jīng)元子單元重復(fù)該過(guò)程，可在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元和果蠅的LC神經(jīng)元子單元之間建立映射關(guān)系。

　　研究發(fā)現(xiàn)，模擬果蠅的不同LC神經(jīng)元子單元的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元以組合的方式編碼關(guān)于潛在配偶的視覺(jué)信息，以分布式和冗余的計(jì)算方式調(diào)節(jié)雄性果蠅的求偶行為。

　　《自然》雜志配發(fā)的一篇評(píng)論文章說(shuō)，這項(xiàng)研究展示了如何使用精確、大規(guī)模的神經(jīng)擾動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)神經(jīng)回路的解釋能力，并為構(gòu)建解析更復(fù)雜神經(jīng)回路的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型鋪平了道路。

原標(biāo)題：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)雄性果蠅求偶行為

責(zé)任編輯：曾少林