Искусственный интеллект научился распознавать эмоции мышей по мимике

Исследователи научили компьютер определять, какой эмоции соответствует то или иное выражение морды лабораторных мышей. Тем самым учёные получили быстрый и беспристрастный метод, позволяющий распознавать чувства этих животных. Достижение открывает новые перспективы в изучении нейробиологии эмоций, в том числе и человеческих.

Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Science.

Эмоции – огромная часть нашей жизни. Естественно, что учёные стремятся понять стоящие за ними механизмы работы мозга. Ими движет не только стремление познать себя, но и желание помочь людям с эмоциональными нарушениями, например, депрессией или биполярным расстройством.

По понятным причинам далеко не все эксперименты можно провести на людях. В таких случаях обычно проводятся опыты на животных. И вот здесь учёных и подстерегает каверза.

Как понять, какие эмоции испытывает лабораторная мышь? Ведь мимика животных не похожа на человеческую. Например, для собак обнажить зубы – это не дружелюбная улыбка, а угрожающий оскал.

Опытные эксперты овладевают искусством распознавать эмоции мышей, но эта процедура остаётся долгой, трудоёмкой и субъективной. Труднее всего при этом определить интенсивность той или иной эмоции.

Команда учёных из трёх научных центров Германии задалась целью сделать распознавание эмоций у мышей быстрым и объективным. Для этого они привлекли компьютерные технологии.

Исследователи подобрали стимулы, которые гарантировано провоцируют у грызунов то или иное переживание. Биологи не пытались обеспечить своим подопытным вдохновение или лирическую задумчивость, речь шла о самых базовых чувствах.

Так, лакомство наверняка доставляет зверьку удовольствие. В то же время горькая или очень солёная жидкость вызывает отвращение, а инъекция хлорида лития откликается тошнотой. Нетрудно также испугать животное или причинить ему боль.

Экспериментаторы запечатлевали мимику грызунов на видео с большой частотой кадров. Заметим, что в мимических движениях участвовали щёки, уши, глаза и нос хвостатых.

Затем отдельные снятые кадры обрабатывал искусственный интеллект. Часть изображений использовалась для обучения искусственной нейронной сети, а другая часть – для проверки результата.

В итоге система научилась быстро и довольно точно распознавать пять базовых "выражений морд" мышей: удовольствие, отвращение, боль, страх и тошноту. Компьютер не только отличал одно переживание от другого, но и определял их интенсивность.

Эксперты также убедились, что состояния, стоящие за мышиной мимикой, действительно можно считать эмоциями. На этот счёт есть несколько критериев. Во-первых, эмоции устойчивы: они сохраняются некоторое время даже после прекращения действия стимула. Во-вторых, сила и характер переживания должна зависеть от интенсивности воздействия. Так, слегка подсоленная жидкость нравилась мышам, а чрезмерно солёная была отвратительна. В-третьих, важен не только стимул, но и состояние субъекта, его получающего. Так, голодное животное испытывает куда большее удовольствие от лакомства, нежели сытое.

Учёные проверили свои результаты ещё одним способом. С помощью оптогенетических методов они воздействовали на отдельные нейронные цепи в мозге мыши. В предыдущих исследованиях было показано, что у людей активация этих цепей вызывает определённые эмоции. Например, стимулируя определённый участок островка, можно спровоцировать сильное отвращение. Биологи убедились, что такое воздействие так же отражается на мимике мыши, как и дегустация горькой жидкости. То есть грызун действительно испытывал отвращение. Аналогично обстояло дело и с зонами мозга, ответственными за другие эмоции.

Чтобы продемонстрировать потенциал своего метода, нейробиологи "перевернули" последнюю задачу. Они вызывали у животного переживания обычными методами вроде вкусного лакомства или ударов тока по хвосту и наблюдали, какие нервные клетки при этом активируются. Таким путём они определили нейроны, которые активируется тогда и только тогда, когда мышь испытывает конкретную эмоцию. Другими словами, учёные выделили нейроны удовольствия, нейроны страха и так далее.

Итак, методика сработала: умея считывать эмоции прямо с мышиной "морды лица", исследователи занялись выяснением нейронных основ их богатого внутреннего мира. Если подобный подход докажет свою эффективность в независимых исследованиях, его возьмут на вооружение нейробиологи всего мира. И тогда, вероятно, мы узнаем об эмоциях больше, чем когда-либо.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что некоторое люди лучше других понимают эмоции кошек, а также о том, что козы различают эмоции друг друга по блеянию и прекрасно считывают эмоции людей. Говорили мы и о способности лошадей понимать эмоции человека.

А если вы хотите лучше понимать эмоции других людей, то обратите внимание на своё сердцебиение.