Живой мозг мухи, оцифрованный учёными

Это муха!
И она играет в игры

Дрозофила — та самая муха, чей мозг учёные разобрали нейрон за нейроном и превратили в цифровую карту. Теперь её «ожившая» копия бегает по лабиринтам, стреляет и собирает бонусы — а мы смотрим, как работает самый маленький из изученных мозгов.

Смотреть, как муха играет Что за явление?
140 000
нейронов в мозге
50 000 000
синапсов на карте
∞
попыток пройти уровень
О проекте

Что такое «цифровая муха»?

Представьте, что учёные получили подробную схему мозга плодовой мушки: какие нейроны в нём есть и как они соединены друг с другом. На основе этой схемы можно строить компьютерные модели и проверять, как сигналы проходят от органов чувств к нейронам, связанным с поведением. Такие модели и называют «цифровой мухой».

Началось с карты мозга

В проекте FlyWire исследователи восстановили мозг взрослой дрозофилы по снимкам электронной микроскопии. На карте — 139 255 нейронов и около 54,5 миллиона синапсов, то есть контактов между нервными клетками.

Карта стала моделью

Коннектом показывает связи, но сам по себе не работает как живой мозг. Чтобы исследовать прохождение сигналов, учёные добавляют математические правила работы нейронов и задают модели сенсорные сигналы.

У модели появилось тело

В одной из демонстраций модель мозга соединили с виртуальным телом мухи. Компьютерная среда передаёт ей сигналы, модель обрабатывает их, а движения тела меняют то, что муха «ощущает» дальше.

При чём здесь игры?

Разработчики подключают модели нейронных сетей мухи к игровым мирам. Получаются зрелищные эксперименты с управлением персонажем. Но прохождение игры не доказывает, что создана точная копия живой мухи: способ перевода картинки и кнопок в нейронные сигналы задаёт человек.

На этой странице мы собрали видео и объясняем, где за забавным образом «мухи-геймера» стоит исследование мозга, а где — творческая демонстрация на основе открытых научных данных.

Видео

Как муха играет — смотрим

Нажимай на превью — видео откроется прямо здесь во всплывающем окне.

Видео открываются во всплывающем окне.

Таймлайн

Во что играет муха

Путь цифровой дрозофилы — от первых движений в лабиринте до полноценных аркад. Каждый этап — это новая проверка того, на что способен её крошечный мозг.

Игры — это тест

Для мухи это не развлечение, а научный эксперимент: так проверяют, как нейроны принимают решения и учатся.

Муха уже показала себя в играх Doom, Counter-Strike (CS), замечена в minecraft и Dota. Цифровой моз мухи делает успехи в играх - следим за этим процессом

Этап 1
Лабиринт

Сначала виртуальная муха просто учится ориентироваться в пространстве и обходить препятствия.

Этап 2
Сбор бонусов

Мозг связывает движение с наградой: долетаешь до светящейся точки — получаешь «сахар».

Этап 3
Уклонение от врагов

Появляются угрозы. Нейроны учатся предсказывать опасность и реагировать быстрее.

Этап 4
Аркады и «стрелялки»

Виртуальная дрозофила управляет персонажем, выбирает цели и набирает очки — как настоящий игрок. Играет в doom, cs, dota, minecraft

Этап 5
Игровые автоматы

Крутит слоты в казино — цифровая муха испытывает удачу на игровых автоматах.

Сейчас
Открытый стрим

За игрой цифровой мухи можно наблюдать в прямом эфире — и подписываться, чтобы не пропустить новые уровни.

За кадром

Как цифровая муха получает «картинку» и двигается?

Между видеоигрой и мозгом мухи нет готового разъёма. Исследователям приходится соединять их с помощью компьютерной модели. Проще всего представить этот процесс как замкнутый круг.

1. Сигнал

Событие в виртуальном мире превращают в сигнал для выбранных сенсорных путей модели. В научной симуляции это может быть, например, прикосновение или ощущение пищи.

2. Обработка

Модель рассчитывает активность нейронов с учётом связей между ними. Именно здесь карта мозга помогает исследовать путь сигнала, а не просто служит красивой трёхмерной иллюстрацией.

3. Действие

Выходные сигналы переводят в команды для виртуального тела или игрового персонажа. Насколько этот перевод похож на работу настоящих мышц мухи, зависит от конкретной реализации.

4. Новая попытка

После движения окружение меняется, и модель получает новые сигналы. Так возникает обратная связь: компьютерная муха не просто воспроизводит заранее записанную анимацию.

Почему это интересно

Что учёные могут узнать?

Дрозофила различает запахи, ищет пищу, реагирует на прикосновение и координирует движения. Карта её мозга позволяет проследить возможный путь сигнала между нейронами, а компьютерная модель — сформулировать проверяемое предположение о том, как работает конкретная цепь.

Например, исследователи моделировали цепи, связанные с реакцией на вкус и чисткой усиков, а затем проверяли часть предсказаний экспериментально. Ценность цифровой мухи именно в такой проверке: совпадает ли поведение модели с тем, что можно наблюдать у живого насекомого?

Что важно помнить при просмотре видео

Карта связей — ещё не полная копия сознания. По снимкам мозга нельзя восстановить каждое мгновенное состояние живых нейронов, а компьютерные модели пока содержат упрощения.

Игра — это среда, созданная человеком. Разработчик решает, какие события станут входными сигналами и как активность модели превратится в команды управления.

Поэтому ролик, где муха проходит уровень или управляет персонажем, интересен как демонстрация возможностей модели. О научной точности судят по тому, воспроизводит ли она измеримые реакции настоящей мухи.

Подробнее о исследованиях: коннектом FlyWire, компьютерная модель сенсорных цепей и описание виртуальной мухи и ограничений модели.

Коннектом

Карта мозга мухи

Полная схема всех нейронов и связей — то, с чего началась цифровая муха.

140 000 нейронов на одной карте

Это коннектом — трёхмерная карта мозга плодовой мушки Drosophila melanogaster. Учёные нарезали мозг на сверхтонкие слои, сфотографировали каждый нейрон и собрали схему, на которой видно более 50 миллионов связей между ними.

Именно по этой карте «оживает» цифровая муха: симуляция использует реальную структуру связей, чтобы муха играла в игры и крутила слоты.

🧠 140 000 нейронов 🔗 50 млн синапсов 📐 Полная реконструкция
Превью карты мозга мухи Открыть на весь экран
Скачать карту
FAQ

Частые вопросы

Мозг — настоящий: его взяли у плодовой мушки и оцифровали. А вот играющая «муха» — это цифровая модель, работающая на карте реальных нейронов и связей.

Да. Никто не «водит» за неё джойстиком: решения принимает симуляция нейронной сети, воспроизводящая активность реального мозга. Учёные лишь ставят задачу и наблюдают.

У дрозофилы около 140 000 нейронов — это достаточно мало, чтобы составить полную карту связей, но достаточно сложно, чтобы изучать поведение, память и принятие решений.

Просто нажми на любую карточку с превью в разделе «Видео» — ролик откроется во всплывающем окне прямо на странице.

Методы, отработанные на мухе, — первый шаг к картографированию более сложных мозгов. Понимание базовых принципов работы нейронных сетей пригодится и в нейробиологии, и в разработке ИИ.
555% + 555 фриспинов в Кактусе
Играть с мухой