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우리의 눈은 영혼의 창 그 이상입니다. 우리 주변 세계로 통하는 관문 역할을 합니다. 우리가 시각적 정보를 인식하고 처리하는 방식은 사회적 행동을 포함하여 환경을 탐색하고 상호 작용하는 방식에 큰 영향을 미칩니다. 시각과 행동 사이의 복잡한 관계의 비밀을 밝혀내는 것은 오랫동안 과학자와 연구자들에게 감질나는 도전이었습니다.
이제 CSHL(Cold Spring Harbor Laboratory)의 최첨단 신경과학자 팀이 이 복잡한 상호 작용을 더 깊이 이해할 수 있는 획기적인 발견을 했습니다. 벤자민 카울리(Benjamin Cowley) 조교수가 이끄는 연구진은 시각적 자극에 반응하는 초파리의 행동을 정확하게 예측할 수 있는 혁신적인 인공지능( AI ) 모델을 개발했습니다. 이 놀라운 성과는 초파리 두뇌의 내부 작용을 밝힐 뿐만 아니라 인간의 시각 시스템과 그것이 우리 자신의 행동과 사회적 상호 작용에 미치는 영향에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
Unraveling the Mysteries of Vision and Behavior: How AI is Cracking the Code - KumDi.com Global Live News
Our eyes are more than just windows to the soul - they serve as our gateways to the world around us. The way we perceive and process visual information has a profound impact on how we navigate and interact with our environment, including our social behavio
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파리 행동 코드 크래킹
녹아웃 훈련: 파리 행동 코드를 해독하는 열쇠
카울리와 그의 팀의 AI 모델은 수컷 초파리의 행동을 기록하고 조작하는 세심한 과정을 포함하는 "녹아웃 훈련"이라는 기술을 사용하여 개발되었습니다. 첫째, 그들은 일반적으로 암컷을 쫓고 노래하는 것을 포함하는 이 파리의 구애 의식을 관찰하고 문서화했습니다. 다음으로, 그들은 수컷 초파리의 특정 유형의 시각 뉴런을 유전적으로 침묵시키고 AI가 초파리의 행동 변화를 감지하도록 훈련시켰습니다.
다양한 시각 뉴런 유형으로 이 "녹아웃" 과정을 반복함으로써 연구원들은 실제 초파리가 암컷의 시력에 어떻게 반응할지 정확하게 예측하도록 AI를 훈련시킬 수 있었습니다. 이 획기적인 접근 방식을 통해 팀은 초파리 뇌의 시각 처리 시스템에서 이전에 알려지지 않은 메커니즘을 발견할 수 있었습니다.
파리의 "인구 코드"의 놀라운 복잡성
단일 뉴런 유형이 각 시각적 특징을 특정 행동과 연결한다는 오랜 믿음과는 달리, 연구자들은 초파리의 뇌가 실제로 시각적 정보를 처리하기 위해 훨씬 더 복잡한 "집단 코드"를 사용한다는 사실을 발견했습니다. 연구팀은 뉴런과 행동 사이의 일대일 대응 대신 다양한 뉴런 조합이 함께 작용하여 파리의 행동을 형성한다는 사실을 발견했습니다.
이 복잡한 신경망을 시각화하는 것은 완전히 해독하는 데 수년이 걸리는 수많은 경로와 상호 연결이 있는 어지러운 지하철 노선도를 탐색하는 것과 비슷합니다. 하지만 이 발견에서 얻은 통찰력은 이미 매우 귀중한 것으로 입증되었으며, 카울리의 AI는 다양한 시각적 자극이 주어졌을 때 실제 초파리가 어떻게 행동할지 정확하게 예측할 수 있게 되었습니다.
인간의 시각 시스템 이해에 대한 시사점
초파리의 뇌는 인간 뇌의 엄청난 복잡성에 비하면 아무것도 아닐 수 있지만, 카울리 팀은 그들의 AI 모델이 언젠가 우리 시각 시스템의 비밀을 밝히는 데 도움이 될 수 있다고 확신합니다. 인간의 두뇌는 거의 1000억 개의 뉴런을 자랑하므로(파리의 100,000개와는 극명한 대조) 시각적 계산을 해독하는 일은 의심할 여지 없이 엄청납니다.
그러나 카울리는 과학자들이 초파리의 시각 처리의 기본 메커니즘을 이해함으로써 인간 시각의 신비를 풀기 위한 더 나은 기반을 구축할 수 있다고 믿습니다. 이는 시각 시스템 장애 치료의 획기적인 발전은 물론 보다 정교한 인공 시각 시스템의 개발로 이어질 수 있습니다.
앞으로의 과제와 기회
카울리는 인간 시각 시스템의 기반이 되는 계산을 완전히 이해하려면 앞으로의 길이 멀고 험난하다는 점을 인정합니다. 그러나 잠재적인 보상은 정말 혁신적입니다. 연구자들은 초파리의 시각 처리 코드를 해독함으로써 시각 장애에 대한 이해를 높일 수 있을 뿐만 아니라 더욱 발전된 인공 시각 시스템을 만들 수 있는 길을 열었습니다.
행동 예측을 위해 AI의 힘 활용
초파리 행동을 예측하는 카울리의 AI 모델의 성공은 이미 과학계 내에서 상당한 흥분을 불러일으켰습니다. 이 획기적인 발전은 뇌의 복잡성과 그것이 행동에 미치는 영향을 밝히기 위한 강력한 도구 역할을 하는 AI의 엄청난 잠재력을 보여줍니다.
고급 계산 기술과 표적 실험 조작을 결합함으로써 연구자들은 유기체의 행동과 반응을 형성하는 신경 메커니즘에 대한 전례 없는 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 접근 방식은 신경 및 정신 장애에 대한 보다 효과적인 치료법 개발부터 인간 세계를 더 잘 이해하고 상호 작용할 수 있는 지능형 시스템 생성에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 대한 엄청난 가능성을 갖고 있습니다.
Fly의 시각처리 '지하철 지도'를 찾아서
CSHL 팀이 초파리 뇌에서 발견한 복잡한 "인구 코드"는 어지러운 지하철 지도와 유사하며, 시각적 정보를 처리하고 행동을 안내하기 위해 함께 작동하는 수많은 상호 연결된 경로와 교차점이 있습니다. 연구자들은 특정 뉴런 유형과 파리의 행동을 형성하는 데 있어 각각의 역할을 식별하기 위해 노력하고 있으므로 이 복잡한 네트워크를 해독하려면 꼼꼼하고 단계별 접근 방식이 필요합니다.
"녹아웃 훈련" 기술을 통해 카울리와 그의 팀은 이미 이러한 신경 경로를 매핑하고 다양한 뉴런 유형을 체계적으로 침묵시키고 결과적인 파리 행동 변화를 관찰하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 이러한 행동 효과를 통합 AI 모델로 통합함으로써 연구원들은 실제 초파리가 다양한 시각적 자극에 어떻게 반응할지 예측할 수 있는 강력한 도구를 만들었습니다.
파리와 인간 사이의 격차 해소
초파리의 뇌는 인간의 뇌보다 훨씬 단순할 수 있지만 카울리의 연구에서 얻은 통찰력은 우리 시각 시스템의 기초가 되는 계산을 이해하는 데 엄청난 가능성을 갖고 있습니다. 파리의 100,000개에 비해 인간의 뇌는 거의 1000억 개의 뉴런을 자랑하므로 시각 처리를 해독하는 일은 의심할 여지 없이 엄청납니다.
그러나 카울리와 그의 팀은 초파리의 시각 시스템에서 작동하는 계산 원리를 학습함으로써 인간 시각의 신비를 풀기 위한 더 강력한 기반을 구축할 수 있다고 믿습니다. 이는 시각 장애 치료의 획기적인 발전뿐만 아니라 인간의 눈과 뇌의 능력을 더 잘 모방할 수 있는 보다 정교한 인공 시각 시스템의 개발로 이어질 수 있습니다.
앞으로의 길: 수십 년간의 작업, 혁신적인 보상
카울리는 앞으로의 여정이 길고 힘든 것이며, 인간 시각 시스템의 기반이 되는 계산을 완전히 이해하려면 수십 년의 연구가 필요할 것임을 인정합니다. 하지만 그는 이 작업으로 얻을 수 있는 잠재적인 보상에 대해 여전히 낙관적입니다.
연구자들은 초파리의 시각 처리 코드를 해독함으로써 시각 장애에 대한 이해를 높일 수 있을 뿐만 아니라 더욱 발전된 인공 시각 시스템을 만들 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 혁신은 시각 장애가 있는 사람들의 삶을 개선하는 것부터 주변 세계를 더 잘 인식하고 상호 작용할 수 있는 지능형 기계의 개발을 가능하게 하는 것까지 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.
협업과 학제간 접근의 힘
CSHL에서 카울리의 획기적인 작업은 협업적, 학제간 연구의 힘을 입증하는 것입니다. 신경 과학, 컴퓨터 과학, 행동 생물학을 포함한 다양한 분야의 전문가들을 모아 팀은 비전과 행동 사이의 관계를 이해하는 복잡한 과제를 진정으로 혁신적인 방식으로 해결할 수 있었습니다.
이러한 협력적 접근 방식을 통해 연구자들은 AI의 계산 능력부터 신경 메커니즘 및 동물 행동에 대한 깊은 이해에 이르기까지 각 분야의 고유한 강점과 관점을 활용할 수 있었습니다. 두 사람은 함께 협력함으로써 이전에 가능하다고 생각했던 것의 한계를 뛰어넘어 탐험과 발견을 위한 새로운 길을 열 수 있었습니다.
미래에 대한 엿보기: 비전과 행동에 대한 이해의 변화
카울리와 그의 팀이 초파리의 시각 처리 시스템의 미스터리를 계속해서 밝혀나가면서 인간의 시각과 행동에 대한 이해에 대한 잠재적인 영향은 실로 엄청납니다. AI 기반 예측 모델링의 힘을 통해 연구자들은 이제 유기체의 행동과 반응을 형성하는 신경 메커니즘에 대한 전례 없는 통찰력을 얻을 수 있으며, 광범위한 분야에서 혁신적인 발전을 위한 길을 열었습니다.
시각 및 신경 장애에 대한 보다 효과적인 치료법 개발부터 인간 세계를 더 잘 이해하고 상호 작용할 수 있는 지능형 시스템의 생성에 이르기까지 카울리의 연구를 통해 가능해진 획기적인 발전은 시각과 행동에 대한 우리의 이해가 향상되는 미래를 약속합니다. 대폭 개선되었습니다. CSHL 팀은 가능한 것의 한계를 지속적으로 확장함으로써 과학계에 지울 수 없는 흔적을 남기고 발견과 혁신의 새로운 시대를 열 준비가 되어 있습니다.
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