面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 每日科學

人工智能“讀懂”老鼠面部表情

2020-04-08 中國科學報 文樂樂
【字體:

語音播報

老鼠通過活動耳朵、臉頰和眼睛來傳達情感。圖片來源:Getty

  研究人員已經使用了一種機器學習算法來破譯實驗室老鼠看似難以理解的面部表情。這項工作可能會對精確定位人類大腦中編碼特定表情的神經元產生影響。4月3日,這項研究發表在《科學》上。

  據《自然》網站報道,美國加州理工學院的神經學家David Anderson認為,該研究是了解情緒及其在大腦中如何表現的“重要的第一步”。

  大約150年前,達爾文提出,和人類一樣,動物的面部表情可能是了解它們情緒的窗口。但是研究者近年來才獲得可靠的工具——如顯微鏡、照相機和基因技術,捕捉和分析面部運動,并研究情緒如何在大腦中產生。

  德國馬普學會神經生物學研究所的神經學家Nadine Gogolla領導了這項為期3年的研究。2014年,Anderson和同事Ralph Adolphs在《細胞》上發表的一篇論文給了Gogolla靈感。在這項研究中,他們提出像情緒這樣的“大腦狀態”應表現出特定的特征——持久性,比如在刺激消失后,它們應持續一段時間,且應隨刺激力度的加大而擴大規模。

  新研究中,Gogolla及其同事固定老鼠頭部使其保持不動,然后提供不同的感官刺激觸發特定的情緒,并拍攝其面部。已知老鼠可以通過移動耳朵、臉頰、鼻子和眼睛上部改變自己的表情,但科學家無法準確地賦予這些表情特定的情感。因此,當動物對不同的刺激做出反應時,研究人員將面部肌肉運動視頻分解成超短的快照。

  機器學習算法可以識別出由特定的面部肌肉群運動所產生的不同表情。這些表情與誘發的情緒狀態相關聯,如高興、厭惡或恐懼等。比如,一只老鼠體驗快樂時,會把鼻子向下拉到嘴邊,把耳朵和下巴往前拉;當經歷痛苦時,它會把耳朵往后拉,把臉頰鼓起來,有時還會瞇著眼睛。這些面部表情具有持久性,而且其強度與刺激強度相關。

  “這種觀察面部表情的方法有很大優勢,因為它避免了實驗者的偏見。”瑞士日內瓦大學研究神經精神疾病的Camilla Bellone說。

  研究人員隨后在大腦中尋找可能編碼這些情緒的腦細胞。他們使用一種被稱為光遺傳學的技術,瞄準了老鼠腦中已被證明能觸發人類和其他動物的特定情緒的單個神經元回路。當研究人員直接刺激這些回路時,它們會做出相應的面部表情。

  最后,研究團隊使用了一種叫做雙光子鈣成像的技術識別老鼠大腦中的單個神經元,這些神經元只在特定的情緒和面部表情被喚起時才會被激活。Gogolla推測,“我們認為,對情感的編碼是進化保守的,因此人類和老鼠的編碼可能有一些共同特征。”

  相關論文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaz9468

打印 責任編輯:侯茜
  • 首個染色體級別山蒼子基因組圖譜構建成功

掃一掃在手機打開當前頁

© 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

聯系我們 地址:北京市三里河路52號 郵編:100864

  • 雷竞技官网 竞博JBO| 电竞竞博| 官网竞博| JBO官网| 竞博电竞| 竞博app官方下载| 竞博| 竞博JBO| 竞博app官方下载| 竞博app官方下载| JBO电竞| 竞博官网| 竞博app官方下载| 竞博lol|