Digitale Zwillinge des Mausgehirns: Ein Blick in die Zukunft der Neurowissenschaften

STANFORD / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung eines digitalen Zwillings des Mausgehirns eröffnet neue Möglichkeiten in der Neurowissenschaft. Forscher der Stanford University haben ein KI-gestütztes Modell entwickelt, das die neuronalen Reaktionen der visuellen Hirnrinde von Mäusen auf visuelle Reize simuliert.

Die jüngste Entwicklung in der Neurowissenschaft könnte die Art und Weise, wie wir das Gehirn verstehen, grundlegend verändern. Forscher der Stanford University haben einen digitalen Zwilling des Mausgehirns geschaffen, der in der Lage ist, die neuronalen Reaktionen auf visuelle Reize mit bemerkenswerter Genauigkeit zu simulieren. Diese digitale Nachbildung der visuellen Hirnrinde ermöglicht es Wissenschaftlern, eine Vielzahl von Experimenten durchzuführen, die in der realen Welt nur schwer oder gar nicht möglich wären.

Das Modell basiert auf einer umfangreichen Sammlung von Gehirnaktivitätsdaten, die von Mäusen gesammelt wurden, während sie Filme ansahen. Diese Daten wurden genutzt, um ein KI-Modell zu trainieren, das die Reaktionen von Zehntausenden von Neuronen auf neue visuelle Stimuli vorhersagen kann. Bemerkenswert ist, dass das Modell nicht nur auf die im Training gesehenen Daten beschränkt ist, sondern auch auf neue, unbekannte Reize generalisieren kann.

Ein entscheidender Vorteil dieses digitalen Zwillings ist die Möglichkeit, unbegrenzt viele Experimente in kürzester Zeit durchzuführen. Dies könnte die Forschung erheblich beschleunigen und neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des Gehirns liefern. Andreas Tolias, Professor für Augenheilkunde an der Stanford University, betont, dass ein genaues Modell des Gehirns es ermöglicht, vielversprechende Experimente im digitalen Zwilling zu testen, bevor sie in der realen Welt durchgeführt werden.

Die Fähigkeit des Modells, über die Trainingsdaten hinaus zu generalisieren, ist ein bedeutender Fortschritt in der KI-Forschung. Es handelt sich um ein sogenanntes Foundation Model, das aus großen Datensätzen lernt und dieses Wissen auf neue Aufgaben anwenden kann. Diese Fähigkeit zur Generalisierung ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur Entwicklung intelligenter Systeme, die in der Lage sind, komplexe Probleme zu lösen.

Die Forscher nutzten Actionfilme, um die Mäuse zu stimulieren, da diese aufgrund ihrer Bewegungsintensität die visuelle Wahrnehmung der Tiere stark aktivieren. Über 900 Minuten an Gehirnaktivitätsdaten wurden gesammelt und zur Erstellung des Modells verwendet. Diese umfangreiche Datenbasis war entscheidend für die Genauigkeit der Vorhersagen des digitalen Zwillings.

Ein weiterer bemerkenswerter Aspekt des Modells ist seine Fähigkeit, anatomische Merkmale der Neuronen vorherzusagen, wie deren Typ und Lage. Diese Vorhersagen wurden mit hochauflösenden Bildern des Mausgehirns verglichen und zeigten eine beeindruckende Übereinstimmung. Diese Fähigkeit könnte neue Einblicke in die Struktur und Funktion des Gehirns liefern.

Die Forscher planen, ihre Arbeit auf andere Bereiche des Gehirns und auf Tiere mit komplexeren kognitiven Fähigkeiten auszuweiten. Langfristig könnte dies den Weg zur Entwicklung digitaler Zwillinge des menschlichen Gehirns ebnen. Diese Forschung wird von verschiedenen Institutionen unterstützt, darunter die Intelligence Advanced Research Projects Activity und die National Science Foundation.

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