Een machine learning-aanpak onthult subtiele oor-, neus- en snorhaarbewegingen
Subtiele beweging in oren, snorharen en neuzen kan het gevoel van plezier, angst en pijn van muizen signaleren, vinden onderzoekers.
Hoewel het voor ons mensen lastig is om te zien, zijn muisgevoelens overal op hun harige gezichtjes geschreven.
Met tools voor machine learning onderzoekers zagen de uitdrukkingen van muizen betrouwbaar van vreugde, angst, pijn en andere basisemoties. De resultaten, gepubliceerd op 3 april Wetenschap, een veldgids bieden voor wetenschappers die willen begrijpen hoe emoties zoals vreugde, spijt en empathie werken bij andere dieren dan mensen (SN: 11/10/16; SN: 9-6-14; SN: 12/8/11).
Het gebruik van machine learning om de uitdrukkingen van muizen te onthullen is “een buitengewoon opwindende richting”, zegt Kay Tye, een neurowetenschapper bij het Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Californië. De bevindingen “leggen de basis voor wat ik verwacht dat een game-wisselaar zal zijn voor neurowetenschappelijk onderzoek naar emotionele toestanden. ‘
Neurowetenschapper Nadine Gogolla van het Max Planck Institute of Neurobiology in Martinsried, Duitsland, en collega’s gaven muizenervaringen die waren ontworpen om verschillende emoties op te wekken. Suikerwater riep plezier op, een schok in de staart veroorzaakte pijn, bitter kininewater veroorzaakte walging, een injectie van lithiumchloride veroorzaakte een misselijkmakende malaise en een plek waar eerder schokken waren opgewekt, wekte angst op. Voor elke opstelling legden high-speed videocamera’s subtiele bewegingen vast in de oren, neuzen, snorharen en andere delen van het gezicht van de muis.
Waarnemers kunnen over het algemeen zien dat er iets aan de hand is met de muis, zegt Gogolla. Maar het is heel moeilijk om die subtiele aanwijzingen om te zetten in emoties, ‘vooral voor een ongetraind mens’, zegt ze.
Machine learning-technieken behandelen het werk prachtig, vonden de onderzoekers. De methoden waren in staat om subtiele gezichtsbewegingen te herkennen die gepaard gingen met goede of slechte ervaringen. Bijvoorbeeld, op het gezicht van een muis die zoet water drinkt – en vermoedelijk blij mee – bewegen de oren naar voren en vouwen ze naar achteren in de richting van het lichaam en beweegt de neus naar de mond. Een muis die bittere kinine proeft, stuurt zijn oren recht naar achteren en de neus krult ook een beetje naar achteren.
De activiteit van zenuwcellen in de hersenen van de muizen veranderde ook met duidelijke emoties, zo bleek uit andere analyses. Deze cellen bevinden zich in de insulaire cortex, een diep begraven plek waarvan bekend is dat ze ook betrokken is bij menselijke emoties.
Door deze cellen aan te sporen signalen af ​​te vuren, konden de onderzoekers de muizen ertoe aanzetten bepaalde gezichtsuitdrukkingen weer te geven. Deze verbindingen tussen hersenactiviteit en gezichtsuitdrukkingen kunnen leiden tot inzichten over de neurale basis van emoties en wat er misgaat bij aandoeningen zoals angst, suggereren de onderzoekers.
