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日本研發(fā)AI系統(tǒng)繪出“多彩”大腦布線圖

       據(jù)科技日?qǐng)?bào)訊(記者 張夢(mèng)然)日本九州大學(xué)研究人員在新一期《自然·通訊》上發(fā)表文章稱,,他們開(kāi)發(fā)了一種新的人工智能(AI)工具——QDyeFinder,,其可從小鼠大腦的圖像中自動(dòng)識(shí)別和重建單個(gè)神經(jīng)元。該過(guò)程涉及使用超多色標(biāo)記協(xié)議去標(biāo)記神經(jīng)元,,然后讓AI通過(guò)匹配相似的顏色組合自動(dòng)識(shí)別神經(jīng)元的結(jié)構(gòu),。
       識(shí)別神經(jīng)元的一種策略是用特定顏色的熒光蛋白標(biāo)記細(xì)胞,研究人員可追蹤這種顏色并重建神經(jīng)元及其軸突,,擴(kuò)大顏色范圍可同時(shí)追蹤更多的神經(jīng)元,。2018年,研究人員開(kāi)發(fā)了Tetbow,,這是一種用光的3種原色為神經(jīng)元著色的系統(tǒng),。Tetbow使追蹤神經(jīng)元和找到它們的連接變得更加容易。
       研究人員致力于將顏色的數(shù)量從3種增加到7種,,但一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是人類對(duì)顏色感知有局限性,。仔細(xì)觀察任何電視屏幕,都會(huì)發(fā)現(xiàn)像素由3種顏色組成:藍(lán)色、綠色和紅色,。人類能感知到的任何顏色都是這3種顏色的組合,,因?yàn)槿搜劾镉兴{(lán)色、綠色和紅色的傳感器,。
       但機(jī)器沒(méi)有這樣的限制,。鑒于此,研究人員開(kāi)發(fā)出一種工具,,可自動(dòng)區(qū)分這些巨大的顏色組合,。這個(gè)工具能自動(dòng)將相同顏色的神經(jīng)元和軸突縫合在一起,并重建它們的結(jié)構(gòu),。QDyeFinder的工作原理就是首先自動(dòng)識(shí)別給定樣品中的軸突和樹(shù)突片段,,然后識(shí)別每個(gè)片段的顏色信息,接著研究人員利用新開(kāi)發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,,將顏色信息組合在一起,,識(shí)別出同一神經(jīng)元的軸突和樹(shù)突。
       將QDyeFinder的結(jié)果與手動(dòng)追蹤神經(jīng)元的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí),,它們的準(zhǔn)確性幾乎一致,。即使與已經(jīng)充分利用機(jī)器學(xué)習(xí)的現(xiàn)有追蹤軟件相比,QDyeFinder也能以更高的準(zhǔn)確度識(shí)別軸突,。