In un notevole progetto collaborativo, ricercatori dell’Università di Harvard e scienziati di Google DeepMind hanno unito le forze per sviluppare un cervello artificiale per un topo virtuale. Questo avanzamento è stato pubblicato su Nature, aprendo nuove frontiere nello studio del controllo dei movimenti complessi del cervello tramite simulazioni avanzate di intelligenza artificiale.
Utilizzando dati ad alta risoluzione raccolti da ratti reali, il team di Harvard ha lavorato con DeepMind per creare un modello digitale realistico biomeccanicamente del ratto. Diego Aldarondo, uno studente laureato, ha collaborato con i ricercatori di DeepMind per addestrare una rete neurale artificiale (ANN) che agisce come cervello virtuale, utilizzando il Deep Reinforcement Learning.
La rete neurale è stata istruita a utilizzare modelli di dinamica inversa, simili a quelli usati dai cervelli per controllare il movimento. Questi modelli consentono al cervello di calcolare e tradurre la traiettoria desiderata in comandi motori, come afferrare una tazza di caffè. Il ratto virtuale ha imparato a generare le forze necessarie per una vasta gamma di comportamenti, anche non specificamente addestrati, utilizzando dati reali sui ratti.
Secondo Ölveczky, il contributo cruciale di DeepMind è stato fondamentale per il successo di questa innovazione, avendo sviluppato una pipeline per addestrare agenti biomeccanici in ambienti complessi che il laboratorio di Harvard non avrebbe potuto eseguire autonomamente.
Il risultato è un cervello virtuale capace di controllare un modello 3D realistico di un ratto all’interno di un sofisticato simulatore fisico, riproducendo accuratamente i movimenti di un ratto reale.
Questa tecnologia apre una nuova strada per esplorare i circuiti neurali responsabili dei comportamenti complessi. Studiando come il cervello artificiale controlla i movimenti del ratto virtuale, i neuroscienziati possono ottenere preziose informazioni sul funzionamento intricato dei cervelli reali.
Inoltre, questa ricerca potrebbe promuovere lo sviluppo di sistemi di controllo robotico più avanzati. Ölveczky suggerisce che la piattaforma potrebbe essere utilizzata per migliorare i sistemi robotici, mentre il laboratorio di Harvard intende aumentare l’autonomia del ratto virtuale per risolvere compiti simili a quelli dei ratti reali, contribuendo così alla comprensione di come i cervelli veri apprendano e si adattino.
Questo approccio innovativo potrebbe inaugurare un nuovo campo di “neuroscienza virtuale”, usando animali simulati per studiare il cervello, anche in condizioni patologiche, offrendo un’insight senza precedenti sui meccanismi neurali e potenziali nuove strategie di trattamento.
L’obiettivo finale è approfondire la comprensione di come i cervelli reali generano comportamenti complessi. Continuando a sviluppare questo approccio, neuroscienziati e ricercatori sull’intelligenza artificiale potrebbero collaborare per svelare i misteri del cervello e migliorare la creazione di sistemi più intelligenti e adattabili.