从老鼠的脸上读老鼠的心思：新工具利用面部运动解码神经活动

本站发布时间：2023-12-16 15:16:31

麦克风一直在移动即使它们的行为没有任何外部影响，比如在一次会议后突然停下来，老鼠也会不断地来回擦拭它们的搅拌器，嗅闻周围的环境，并培养它们的大脑

这些明显的刺激作用使大脑任何不同区域的神经都受到了轻微的刺激，从而提供了动物在穿过大脑的瞬间进入大脑的非对称性代表但是，彩虹是如何使用离散的、宽范围的信号仍然是个谜

现在，美国卫生与公众服务部Janelia研究中心的科学家们已经开发出一种方法，可以让研究人员更深入地了解这些神秘的脑电波信号该工具名为Facemap，使用神经网络存储有关一个人的眼睛、胡须、鼻子和嘴巴对大脑神经活动的最新信息

“目标是：这些区域中出现的行为是什么？如果在正常运动中有很多信息，那么我们如何更好地跟踪它？”Tika Syeda说，字符串Laba中的两个测试结果和描述该研究的论文的作者

创建Facemap

JaneliaGroupLeadersCarsenStringerand和MariusPachitariu先前的研究结果表明，他们能够更好地发现或理解宽带信号在任何不同的人的大脑中，这种活动——尽管是背景噪音——都是由他们的行为驱动的信号然而，Stillunclear利用这些信息冲洗了雨水

“真正回答这个问题的第一步是了解驱动这项活动的血液运动是什么，以及这些大脑区域到底代表了什么，”Stringers说

目前，研究人员需要能够追踪和量化运动，并将其与大脑活动进行比较尽管科学家们进行这些实验的工具并没有经过优化以用于医学，但研究人员却无法获得所需的信息

“所有这些不同的降雨区域都是由这些移动驱动的，这就是为什么我们认为更好地处理这些移动非常重要，因为我们以前的技术实际上无法显示它们是什么，”Stringers说

为了解决这一缺点，该团队在用户界面上查看了2400个视频帧并标记了与自发行为相关的不同功能动作对应的不同点脸上没有13个代表个人行为的关键点，比如拍打、梳理和舔舐

该团队首先开发了一个基于网络的模型，该模型可以在各种实验设置的基础上识别鼠标面部图像中的关键点

开发的和其他基于深度神经网络的模型可以比较这个关键的面部点数据，这些数据代表了大脑对神经活动的移动，从而使小鼠能够在特定的脑区内表现出自发的神经活动行为

Facemap比以前用于跟踪小鼠面部运动和行为的方法更准确、更快速该工具还专门设计用于跟踪鼠标的面部，并经过预训练以跟踪许多不同的鼠标移动默认因子使Facemap成为一个特别有效的工具：与先前的方法相比，该模型可以预测小鼠的神经乳酸水平

在早期的研究中，研究发现自发性行为会激活视觉皮层中的神经元，视觉皮层是处理眼睛视觉信息的大脑区域通过Facemap，他们发现这些神经元活动群在大脑的这一区域比之前想象的要活跃

Facemap在任何情况下都是免费的自去年发布该工具以来，全球已有数十名研究人员下载了该工具

Syeda说：“这意味着，如果有人想开始，他们可以下载Facemap，运行视频，并在同一天获得结果。”“它只是让搜索变得更简单。”

来源:

Materials provided by
Howard Hughes Medical Institute.
注明: Content may be edited for style and length.

参考:

Atika Syeda, Lin Zhong, Renee Tung, Will Long, Marius Pachitariu, Carsen Stringer.
Facemap: a framework for modeling neural activity based on orofacial tracking. Nature Neuroscience, 2023; DOI: 10.1038/s41593-023-01490-6

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