神经科学家表示特殊的绘图脑细胞可以激发智能自驾车的设计

神经科学家表示,特殊的“绘图”脑细胞可以激发智能自驾车的设计。

总有一天,随着自动驾驶汽车加速我们的道路和机器人执行精心设计的救援行动对人类来说风险太大,我们可能会感谢老鼠。好吧,更具体地说:老鼠,一盒Froot Loops,以及波士顿大学神经科学家团队。

在Nature Communications发表的一项研究中,BU研究人员Jake Hinman,William Chapman和BU系统神经科学中心主任Michael Harselmo以及心理学和脑科学教授兼艺术与科学学院的研究人员证实了专业脑细胞的存在。老鼠与周围的个人地图。他们认为人脑也可能有这些神经元,尽管需要进一步研究以确定这一点。

该研究部分由国防部提供的750万美元多学科资助,为大脑导航系统的运作提供了宝贵的见解 - 这些知识可以用来创造更智能的自动驾驶汽车,可以绕过障碍物,以及生物体。

几十年来,科学家们一直认为大脑的一个区域称为海马体,它存储着我们周围环境的地图,就好像它是大脑的地图插图文件柜,类似于我们在Google地图上搜索某个位置时弹出的地图。但是一些研究人员认为,为了有效地使用这些地图来导航我们的环境,我们的大脑必须首先将它们转换为谷歌地图的“街景”版本,从精神上将自己置于第一人称视角。换句话说,我们必须了解地图的边界和地标与我们自己的位置。

现在,BU团队的研究结果提供了一些第一个生物证据,证明内部街景图功能确实存在,至少在大鼠中 - 特别是在大脑深处有助于控制行为的区域,即纹状体。

研究人员使用电极观察老鼠大脑内部发生的情况,将动物带入一个房间,里面放着战略性放置的碎片Froot循环。当老鼠开始进行含糖的清道夫捕杀时,纹状体内的特殊脑细胞(称为自我中心边界细胞)似乎因活动而疯狂。这些边界细胞以不同的方式射击,以引导大鼠通过其环境。

“[就像我要告诉你去某个地方的路线一样,我可能会告诉你,”哦,当你走在街上时,一旦你的左边有一个星巴克,你就会向右转, “该研究的第一作者,哈塞尔莫实验室的前博士后研究员欣曼说。(他现在正在伊利诺伊大学厄本那 - 香槟分校担任教职员工。)

欣曼说,纹状体中的边界细胞作为每只老鼠的街景地图,以精确的方式射击,说“你靠近这堵墙”,或者“右边有一堵墙”。这些信息允许老鼠在搜索Froot循环时定位自己。

“这些[边界细胞]神经元是我们了解动物如何使用这两种信息来相互影响的第一步,”哈塞尔莫实验室的博士后研究员查普曼说。“根据您认为自己处于环境中的位置,您可能会在某个位置看到墙壁。如果不存在,您可以使用它来更新您在[时刻]内所做的事情,但您也会更新代表你的位置。“

那么为什么国防部资助老鼠的早餐谷物加糖呢?因为有一天,这些任务可能是令人难以置信的技术突破的关键。

“我们的目标是让机器人能够在复杂的环境中有效地进行导航,”该研究的首席研究员和资深作者Hasselmo解释道。“机器人在空地板仓库中工作更容易......这一切都非常容易预测。但是机器人穿越不平坦的地形要困难得多。人类可以轻松地穿过一条小路穿过巨石......但机器人会发现更难。“

举例来说,2011年日本核电站Fukushima Daichii发生爆炸。高放射性使人类工程师无法安全地解决这一问题。机器人被派去帮助,但他们经常被碎片和其他不可预测的障碍物绊倒。

哈塞尔莫说,自动导航机器人可以更好地应对福岛等危险情况。“一项[此项研究申请]将用于救援型作业或打捞式作业,”他说。

自动驾驶汽车在道路和地形上也会遇到类似的问题 - 对于这两种情况,大脑的自然导航系统可以提供高科技解决方案的线索。

这项自然壮举正是研究人员希望机器人有朝一日能够完成的。与此同时,仍有许多不确定因素需要探讨。到目前为止,Hasselmo的团队只研究了这些边界细胞如何对墙壁做出反应;在未来的研究中,他们希望解决细胞如何响应更动态的边界和地标,如移动物体或人。他们还在调查这些细胞如何 - 或者是否 - 在黑暗环境中作出反应,而动物的视觉信息较少。

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