Новые данные сканирования мозга выявляют скрытые интеллектуальные способности у младенцев
Даже в возрасте двух месяцев мозг младенцев уже незаметно сортирует окружающий мир по смыслу.
Новые данные нейробиологов из Тринити-колледжа в Дублине показывают, что младенцы в возрасте всего двух месяцев уже способны организовывать увиденное в отдельные категории объектов. Эта способность проявляется гораздо раньше, чем считали ученые, и предполагает, что ключевые элементы визуального мышления присутствуют практически с самого начала жизни.
Исследование сочетает в себе передовые методы нейровизуализации с искусственным интеллектом, чтобы пролить свет на то, как младенцы обрабатывают информацию об окружающем мире. Вместе эти инструменты дают более четкое представление о том, о чем могут думать младенцы в первые месяцы жизни и как начинается обучение до развития речи.
Исследование было опубликовано сегодня (2 февраля) в журнале Nature Neuroscience и проведено исследователями из Института нейронаук Тринити-колледжа (TCIN) и Школы психологии.
Что происходит в сознании младенца?
«Родители и ученые давно задавались вопросом, что происходит в сознании младенца и что он на самом деле видит, когда смотрит на окружающий мир. Это исследование подчеркивает богатство функций мозга в первый год жизни», — объясняет доктор Клиона О’Доэрти, ведущий автор исследования, проводившая работу в лаборатории Кусака в Тринити-колледже.
«Хотя в два месяца коммуникация младенцев ограничена отсутствием речи и мелкой моторики, их разум уже не только представлял, как выглядят вещи, но и определял, к какой категории они относятся. Это показывает, что основы зрительного познания закладываются уже на очень раннем этапе и гораздо раньше, чем ожидалось».
Сканирование мозга бодрствующих младенцев
При поддержке больниц Кумб и Ротунда в Дублине исследовательская группа FOUNDCOG привлекла к исследованию 130 младенцев в возрасте двух месяцев. Во время эксперимента каждый ребенок удобно лежал на кресле-мешке в наушниках с шумоподавлением. Они смотрели яркие, красочные изображения в течение 15-20 минут, чего было достаточно для сбора подробных данных о мозге.
Используя функциональную МРТ (фМРТ), команда измерила паттерны мозговой активности, когда младенцы рассматривали изображения из 12 знакомых визуальных категорий, таких как кошка, птица, резиновая уточка, тележка для покупок и дерево.
Как искусственный интеллект помог расшифровать детское зрение
После сбора данных сканирования мозга исследователи применили модели искусственного интеллекта для анализа того, как мозг младенцев представляет различные визуальные категории. Они сравнили паттерны активности вдоль путей визуального распознавания в мозге с паттернами, созданными моделями ИИ, что позволило им лучше понять, как младенцы различают типы объектов.
«Это исследование представляет собой крупнейшее лонгитюдное исследование с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) бодрствующих младенцев. Богатый набор данных, фиксирующий активность мозга, открывает совершенно новый способ измерения того, о чем думают младенцы в очень раннем возрасте. Оно также подчеркивает потенциал использования нейровизуализации и вычислительных моделей в качестве диагностического инструмента у очень маленьких детей», — говорит руководитель группы Родри Кусак, профессор когнитивной нейронауки имени Томаса Митчелла в Школе психологии Тринити-колледжа и Институте нейронаук Тринити-колледжа.
«Младенцы учатся гораздо быстрее, чем современные модели ИИ, и, изучая, как они это делают, мы надеемся вдохновить новое поколение моделей ИИ, которые будут учиться более эффективно, тем самым снижая свои экономические и экологические издержки».
Почему эти результаты важны
Доктор Анна Труцци, ныне работающая в Университете Квинс в Белфасте и являющаяся соавтором исследования, подчеркнула новизну этого подхода. «До недавнего времени мы не могли надежно измерить, как конкретные области мозга младенца интерпретируют визуальную информацию. Объединив ИИ и нейровизуализацию, наше исследование предлагает уникальное понимание, которое помогает нам гораздо лучше понять, как дети учатся в первый год жизни.
Первый год — это период быстрого и сложного развития мозга. Это исследование предоставляет новые фундаментальные знания, которые помогут в раннем образовании, обеспечат клиническую поддержку при нейро developmental disorders и вдохновят на более биологически обоснованные подходы в искусственном интеллекте».
Профессор Элеонора Моллой, неонатолог из Детской больницы Ирландии и соавтор исследования, подчеркнула важность успеха исследования с использованием сканирования мозга в состоянии бодрствования. «Существует острая необходимость в более глубоком понимании того, как нейро developmental disorders изменяют раннее развитие мозга, и функциональная МРТ в состоянии бодрствования имеет значительный потенциал для решения этой проблемы».
Доктор О’Доэрти в настоящее время работает в Стэнфордском университете, а доктор Анна Труцци — старший преподаватель Школы психологии в Университете Куинс в Белфасте.
