Инструмент Facemap: мысли мышей научились читать по их мордочкам

Мыши всегда в движении: постоянно поводят усами, обнюхивают воздух и «прихорашиваются». Эти безостановочные действия активизируют нейроны во многих областях мозга. Но как именно мозг грызунов воспринимает эти неустанные сигналы, оставалось загадкой.


Учёные из Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI), США, разработали метод, способный приблизить науку к пониманию к мозговой активности подопытных животных. Инструмент получил название Facemap, что можно перевести как «Карта лица». Система сопоставляет движения глаз, усов, носа и пасти мыши с нейронной активностью в её мозге.

Атика Сайеда, ведущий автор научной статьи в журнале Nature Neuroscience, рассказала что цель исследования — понять, как много информации о мозге отражается в движениях мышиных мордочек.

Исследователи проанализировали 2400 видеокадров и пометили точки на мышиных мордах как связанные со спонтанным поведением грызунов. А затем сосредоточились на этих 13 важных точках, которые двигались, когда мыши почесывались, ухаживали за шерстью и облизывались. Далее — разработали компьютерную модель, которая могла бы идентифицировать эти значимые моменты по видеозаписям лабораторных мышей. А после — другую модель нейронной сети, чтобы соотнести эти особенности поведения с движениями ключевых точек на мордах. И в результате это позволило учёным сделать выводы, как мышиная возня и суетливость стимулирует нейронную активность в определённых участках мозга.

Инструмент Facemap оказался более точным и быстрым, чем прочие методы отслеживания подвижности «физиономий» и поведения у мышей. Компьютерная модель может предсказать вдвое больше нейронной активности у мышей по сравнению с иными технологиями анализа и распознавания.

В свой более ранней работе та же команда учёных выявила, как мышиные движения активируют нейроны в зрительной коре, то есть области мозга грызунов, которая воспринимает увиденное. Используя Facemap, биологи выяснили, что участки нейронной активности более распределены в зрительной коре, чем предполагалось ранее.

Facemap выложили в свободный доступ, и он к тому же оказался простым в использовании. С тех пор, как программное обеспечение опубликовали в прошлом году, его скачали и начали применять уже сотни учёных в разных странах, так как система значительно упрощает исследования.