Videos aus Gehirnaktivität wiederhergestellt
Projekt des University College London hat Verarbeitung visueller Informationen entschlüsselt
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Maus: ideales Versuchstier für die Wissenschaft (Foto: pixabay.com, Martin) |
London (pte024/10.03.2026/11:30)
Forscher haben erfolgreich Videos rein aus der Gehirnaktivität von Mäusen rekonstruiert und gezeigt, was die Tiere gesehen hatten. Zu dem Ergebnis kommt eine Studie unter der Leitung des University College London. Sie zeigt, wie das Gehirn visuelle Infos verarbeitet. Zudem eröffnen sich damit neue Wege zur Erforschung der Wahrnehmung von Arten.
Sehrinde im Mittelpunkt
Die Experten wollten wissen, wie genau das Gehirn die Signale der Augen interpretiert. In den vergangenen Jahren wurden Bilder und Filme Personen in fMRT-Maschinen gezeigt. Die Forscher versuchten die Darstellungen des Gehirns auf Pixelebene zu entschlüsseln. Die in "eLife" veröffentlichte neue Studie baut auf diesem Ansatz auf, nutzt jedoch stattdessen Einzelzellableitungen von Mäusen.
Damit besteht, so die Wissenschaftler, die Möglichkeit, genauere Messungen der Darstellungen des Gehirns durchzuführen. Damit konnten die Forscher hochwertige Rekonstruktionen von Videos erstellen, die den Mäusen zuvor gezeigt worden waren. Diese basieren ausschließlich auf der neuronalen Aktivität im visuellen Cortex, also der Sehrinde des Denkorgans.
Gesehenes interpretiert
Der leitende Wissenschaftler Joel Bauer hat mit seinem Team nach einem Verfahren gesucht, das erfasst, was im Gehirn dargestellt wird und wie sich das mit der Wirklichkeit vergleichen lässt. Somit kommt ein dynamisches neuronales Enkodierungsmodell zum Einsatz, das die Aktivität individueller Neuronen, basierend auf gezeigten Filmen, vorhersagt. Dabei werden auch eigene Bewegungen der Tiere und der Durchmesser der Pupillen berücksichtigt.
Mittels des gleichen Datensatzes ist das Modell verfeinert worden. Die Forscher berechneten den Unterschied zwischen der vorhergesagten Aktivität der Neuronen, wenn die Mäuse einen leeren Bildschirm gesehen hatten, und der tatsächlichen Aktivität. Damit konnten schrittweise Pixel des leeren Films mittels eines Algorithmus aktualisiert werden. Am Ende entsprach die Video-Ausgabe genau dem Video, das den Mäusen gezeigt worden war.
Zehn-Sekunden-Movie
Auf Basis des austrainierten Modells haben die Forscher, allein auf der neuronalen Aktivität der Mäuse basierend, einen zehn Sekunden langen Film hergestellt. Die Messungen entstanden, als den Mäusen ein Video gezeigt wurde, das bisher nicht beim Trainieren des Modells eingesetzt wurde. Bauer betont, dass sich die Genauigkeit der Rekonstruktion mit der Einbeziehung von mehr einzelnen Neuronen weiter verbessert hat.
Um die Zuverlässigkeit der Rekonstruktionen zu quantifizieren, nutzen die Forscher eine Pixel-Korrelation. Damit wird jeder Pixel des Films zwischen der Originalversion und der rekonstruierten Version abgeglichen. Dabei zeigen sich minimale Unterschiede beim Timing der beiden Videos. Die Forscher planen bereits, die Auflösung und den Umfang der visuellen Rekonstruktionen zu verbessern.
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