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      使用人工智能將斑馬魚的狩獵行為分解成其組成部分
      
			
      
				2019-12-22 14:37:23
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      喝茶和穿鞋之間的共同點是什么?這兩個動作都由連續(xù)的幾個動作組成。鄧肯·梅恩斯(Duncan Mearns)解釋說：“就像語言一樣，它是由排列成句子的音節(jié)組成的，許多行為都是由幾個連續(xù)的動作組成的。” “要了解大腦如何產(chǎn)生行為，我們需要了解“音節(jié)”，即行為的構(gòu)成要素。” 馬克斯·普朗克神經(jīng)生物學研究所的梅恩斯和他的同事們在人工智能的幫助下，將幼蟲斑馬魚的狩獵行為分解為基本的構(gòu)成部分。它們顯示了這些構(gòu)建基塊如何組合形成更長的序列。
      

      使用人工智能將斑馬魚的狩獵行為分解成其組成部分
      

      斑馬魚幼蟲雖然短于半毫米，但已經(jīng)掌握了它們生存所需的所有行為。捕捉獵物就是這種先天的行為序列，可以根據(jù)經(jīng)驗進行微調(diào)。但是，神經(jīng)元回路如何引導和組合這種行為的成分以成功捕獲獵物?
      

      拜耳部門的神經(jīng)生物學家開發(fā)了一種高科技檢測方法來研究魚類行為的細節(jié)。高速攝像機記錄了魚在小碗中自由漫游時魚的眼，尾巴和下巴運動。經(jīng)過特殊設計的計算機算法然后評估記錄的圖像，并將其分配給計算機學習的行為組件。數(shù)千條魚類運動的結(jié)果揭示了獵物捕獲行為的三個組成部分：方向，進近和捕獲。
      

      魚尾的運動會根據(jù)獵物的位置進行連續(xù)調(diào)節(jié)。盡管如此，計算機算法仍能夠識別出三個獵物捕獲組件的三個定義的運動模式。這些運動模式然后總是以相同的定型順序彼此跟隨。鄧肯·梅恩斯(Duncan Mearns)解釋說：“用眼睛看起來太快了，即使在慢動作中，我們也無法像計算機那樣精確地將行為成分分開。” 。當獵物正好在魚嘴前時，計算機甚至可以區(qū)分魚用來捕獲獵物的兩種不同的運動類型。
      

      獵物總是在視野中
      

      調(diào)查證實，這條魚需要兩只眼睛瞄準獵物-然后選擇適當?shù)牟东@行為。取決于估計的距離，魚在快速沖刺和吞咽或強烈的吮吸運動之間做出決定。由于這些結(jié)果，研究人員現(xiàn)在知道尋找在大腦兩側(cè)活躍的神經(jīng)元，從而有助于確定此時獵物的距離。
      

      當他們用虛擬點代替獵物時，神經(jīng)生物學家還收到了獵物捕獲行為期間刺激處理的信息。每當模擬的獵物點消失時，魚就會中止其狩獵行為-與行為期間何時發(fā)生無關。
      

      搜索大腦行為
      

      通過他們的實驗設置，神經(jīng)生物學家將復雜的行為分解為可由計算機識別的單個組件。被調(diào)查行為屬于斑馬魚的事實并非偶然。透明的魚幼蟲以及可用的遺傳和光遺傳學方法使科學家現(xiàn)在可以專門搜索所描述行為成分的神經(jīng)回路。“我們現(xiàn)在更加了解我們在尋找什么以及在哪里可以找到它，” Mearns解釋說。
      
			

			
        
      
			
      
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