新的研究揭示了神经系统是如何抑制或增强感官信息来做出行为决定的
果蝇或许能教会研究人员关于人工智能的一两件事。
密歇根大学的生物学家和他们的同事们发现了一个神经网络，使黑腹果蝇能够果蝇转换外部的刺激不同的强度变成了一个“是或不是”的决定，关于什么时候采取行动。
这项研究计划于10月15日发表在该杂志上当代生物学，为这些决策在其他物种中如何起作用提供了线索，甚至可能被应用于帮助人工智能机器学习分类信息。
想象你在一扇开着的窗户附近工作。如果外界的噪音足够小，你可能都注意不到。随着噪音水平逐渐增加，你开始更加注意到它——最终，你的大脑做出了是否起床并关上窗户的决定。
但是神经系统是如何将这种逐渐的、线性的强度增加转化为二元的“是/否”行为决定的呢?
“这真的是一个大问题，”密歇根大学生命科学研究所的教职员工、该研究的资深作者、神经科学家叶冰说。”感觉输入行为输出有点像“黑盒”。通过这项研究，我们想打开这个盒子。”
人类或其他哺乳动物的脑成像可以识别出大脑对特定刺激做出反应的特定区域。而是决定如何和何时神经元Ye说，在将线性信息转换为非线性决策时，研究人员需要对神经系统进行更深入、更定量的分析。
他们选择了模式生物果蝇，因为遗传工具的可用性使得识别成为可能单个神经元对刺激做出反应。
使用一个成像技术通过神经元之间的钙信号来检测神经元活动，科学家们能够产生果蝇整个中枢神经系统的三维神经活动成像。
“我们看到的是，当我们刺激感觉神经元LSI的研究研究员、该研究的主要作者之一胡宇佳说。“但这些大脑区域执行不同的功能。有些人立即处理感官信息，有些人激发行为输出，但有些人更多的是发生在两者之间的转换过程。”
当感觉神经元检测到有害的外部刺激时，它们将信息发送到中枢神经系统的二级神经元。研究人员发现，神经系统中有一个被称为后内侧核的区域，对感觉信息做出反应，要么抑制较低强度的信号，要么放大较强的信号，有效地将感觉输入分为“响应”或“不响应”类别。
通过增加二级神经元的招募，信号被放大神经网络-研究人员称之为升级放大。例如，温和的刺激可以激活两个二阶神经元，而更强烈的刺激可以激活网络中的10个二阶神经元。更大的网络可以促使行为反应。
但要做出“是/否”的决定，神经系统不仅需要一种方法来放大信息(对“是”的反应)，还需要一种方法来抑制不必要的或危害较小的信息(对“否”的反应)。
“我们的感觉系统检测并告诉我们的东西比我们意识到的要多得多，”叶说，她也是密歇根大学医学院的细胞和发育生物学教授。“我们需要一种方法来压制这些信息，否则我们只会不断地出现指数级的放大。”
利用3d成像技术，研究人员发现感觉神经元确实能检测到危害较小的刺激，但这些信息被后内侧核过滤掉了，通过释放一种化学物质来抑制神经元之间的交流。
这些发现一起解码了果蝇的生物机制神经系统的渐变感觉信息变成二元行为反应。叶相信这种机制可以有更广泛的应用。
叶说:“在我们这个领域有一种主流观点，即这些决定是由证据的积累做出的，而这需要时间。”“在我们发现的生物机制中，网络以一种不需要证据积累阶段的方式连接起来。我们还不知道，但我们想知道这是否可以作为一个模型，帮助人工智能更快地学习分类信息。”
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