実験室の中で雄のショウジョウバエが羽を広げて振動させ、その種のバージョンのラブソングを発声します。メスのハエが近くに留まって話を聞いています。突然、緑色のライトが数秒間チャンバー内で点滅します。オスの鳴き声は途中で途切れ、羽は折り畳まれます。女性は中断されたセレナーデに感銘を受けずに立ち去ります。犯人は？ AIシステムは、オスが求愛ダンスを始め、歌を生み出す脳細胞を停止させるのを観察した。
名古屋大学の科学者と大阪大学と東北大学の共同研究者によって開発されたこの AI は、動物の行動を監視して認識し、動物を駆動する特定の脳回路を制御することができます。に掲載 科学の進歩、この研究では、集団内でどの動物が行動を行っているかを特定し、社会的相互作用中にその動物の脳細胞のみを選択的に標的にすることができる高度なAIシステムが紹介されています。
YORU (Your Optimal Recognition Utility) は、アリ間の食物の共有、ゼブラフィッシュの社会的指向、マウスのグルーミングなど、種を超えたさまざまな行動を 90% 以上の精度で認識します。しかし、本当の進歩はショウジョウバエで起こり、研究チームがYORUと脳制御技術を組み合わせて、求愛中に歌生成ニューロンを遮断し、雄の交尾成功率を低下させた。
従来の動作分析は、ビデオ ゲームのモーション キャプチャ技術と同様に、個々の身体部分をフレームごとに追跡します。この方法は、複数の動物が相互作用したり重なったりする場合には困難です。さらに、科学者は、一瞬のタイミングが重要なリアルタイム実験のためのより高速なツールを必要としていました。
YORU は、体のポイントを時間の経過とともに追跡するのではなく、単一のビデオ フレーム内の外観から動作全体を認識します。ハエ、アリ、ゼブラフィッシュの行動を 90 ～ 98% の精度で検出し、競合ツールよりも 30% 高速に実行されました。」
山内 勇人（共著者） 名古屋大学大学院理学研究科
上級著者の上河内あずさ氏は、本当のブレークスルーはYORUと光遺伝学を組み合わせたもので、光を使って遺伝子操作されたニューロンを制御すると説明した。 「YORUが翅の伸長を感知した瞬間にハエの求愛ニューロンを沈黙させることができます。別の実験では、個々のハエを追跡する標的光を使用し、1匹のハエの聴覚ニューロンだけをブロックし、他のハエは近くを自由に移動しました。」
脳制御技術の仕組み
ステップ 1: 遺伝子工学
研究者らは動物の遺伝子を改変して、脳内の特定のニューロンで発現する特別な光感受性タンパク質（「オプシン」と呼ばれる）を持たせる。これらのタンパク質は、種類に応じてニューロンをオンまたはオフにすることができます。
ステップ 2: 検出と対応
• YORUは動物の行動をカメラでリアルタイムに撮影します。
• YORUのAIがターゲットの行動を検知すると、即座に光源に電気信号を送信します。
• ライトが自動的に点灯し、対象の動物を照らします。
ステップ 3: 光が脳を制御する
• 光は標的動物に当たり、遺伝子組み換えされたニューロンに到達します。
• 光感受性タンパク質は、標的ニューロンの膜上のイオンチャネルを開くことによって光に反応します。
• これにより、特定のニューロンがブロックまたは活性化され、動物の脳活動が変化します。
• 結果として動作が影響を受ける
YORU は種を超えて機能し、最小限のトレーニング データで新しい行動を認識するようにトレーニングでき、使用するのにプログラミング スキルは必要ありません。名古屋のチームは、脳が社会的相互作用をどのように制御するかを研究している世界中の科学者が YORU をオンラインで利用できるようにしました。
ソース：
参考雑誌:
#AIシステムが社会的行動中の脳回路を制御