GazdaságSzerző: economx 4 napja 5 percnyi olvasás
Több mint tízezer idegsejtet mérnek és aktiválnak egyszerre, száz nanométeres pontossággal, egy szabadon futó...
Az Indamedia ebben az évben is megrendezi Közép-Európa legnagyobb mesterségesintelligencia-konferenciáját, az AI Summit a Városligetben zajlik 2026. szeptember 7–8-án.
A Néprajzi Múzeumban Dr. Rózsa Balázs tartott előadást AI az agykutatásban: oda-visszahatás címmel. Az orvos és fizikus végzettségű kutató a BrainVisionCenter Kutatóintézet és Kompetenciaközpont, valamint a lézermikroszkópokat fejlesztő és gyártó Femtonics alapítója és tudományos igazgatója, emellett a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet és a Pázmány Péter Katolikus Egyetem csoportvezetője.
Kutatási területe a neurobiológia és a neurofotonika, vagyis az idegrendszer fénnyel történő vizsgálata; eredményeit a Science, a Nature és a Nature Methods is közölte. Az általa fejlesztett lézermikroszkópokat közel kétszáz laboratóriumban használják világszerte, köztük a Yale, a Harvard, az MIT, az Oxford és a Columbia intézeteiben.
Az agy és a számítógép összekapcsolása régi álom, és részben már meg is valósult: vannak páciensek, akik agyi jeleik segítségével irányítanak néhány szabadságfokú robotkart. Az érdemi előrelépéshez azonban a kutató szerint nagyságrendekkel több csatornára lenne szükség, vagyis sokkal több elektródára.
Itt jön a probléma. Az agyba ültetett elektródák nemcsak a beültetés környékén pusztítanak el sejteket, hanem krónikus gyulladást is okoznak, ami további sejtpusztuláshoz vezet – átlagosan másfél év alatt a szervezet ki is löki őket. Az elektródás megközelítést a világ legismertebb szereplője, Elon Musk Neuralinkje is használja.
A budapesti kutatócsoport ezért fényt használ. A fény könnyen átjut az agykérgen, a sejteket pedig előbb vírusvektorral – egy ártalmatlanná tett vírussal mint szállítóeszközzel – látják el fényérzékeny fehérjékkel. Ezután optikai úton mérhető, aktiválható, sőt gátolható is az idegsejtek működése.
A mérés sebességét az úgynevezett akusztooptikai technika adja, amelyben hanghullámokkal terelik a lézernyalábot. Ezzel a professzor szerint nagyjából egymilliószor gyorsabban lehet két sejt között váltani, mint a korábbi eljárásokkal.
Az elmúlt két évtizedben számtalan fejre szerelhető minimikroszkóp készült, ezeknek azonban apró a szkennerük és az objektívjük, lassúak, térben nem tudnak pásztázni, ráadásul megnövelik a fej forgatási tehetetlenségét. A jó felbontású, gyors berendezés viszont több mint ezer kilogrammot nyom – ezt nehéz belezsúfolni egy kétgrammos fejmikroszkópba.
A megoldás egy hat szabadságfokú robotkar és egy hosszú, hajlékony objektívkar, amely a légpárnás asztalon álló, tonnás mikroszkópot összeköti a szabadon mozgó állattal. A rendszer egy méter átmérőjű, egy méter magas mozgástartományt fed le, és nemcsak az előre-hátra mozgást, hanem a fej billentését és forgását is követi.
Az egér fejére ható erő mindössze néhány milliméteres tartományban mozog, vagyis töredéke annak, amit egy fejre szerelt minimikroszkóp jelentene.
A kutatók markerekkel összevetették az állatok mozgását a karral és anélkül: sem a sebesség, sem a fej irányeloszlása nem különbözött, a robotkar tehát nem korlátozza az egeret.
A rendszer száz nanométeres pontossággal követi a sejteket. Rózsa Balázs számítása szerint arányaiban ez mintegy százezerszer precízebb munka, mint amire a ma leggyorsabb humanoid robotok képesek, amelyek jó esetben néhány centiméterre mozognak pontosan.
Mindehhez saját kártyákat, alaplapot és számítógépet kellett fejleszteni a valós idejű, háromdimenziós képstabilizációhoz. Egy fényes referenciasejtet három merőleges vonallal pásztáznak végig, ebből számolják ki az elmozdulást, és korrigálják. A kutató szerint a módszer olyan jól működik, hogy még a dobogó szívet is mérni tudják vele.
A technika csak akkor működik, ha a mérés előtt kijelölik a vizsgálandó sejteket. Ez korábban kézzel, több órán át tartott, és éppen ezért néhány száz sejtnél többel nem lehetett dolgozni.
Itt lépett be a mesterséges intelligencia. Egy objektumdetekciós hálózat a háromdimenziós adattömbben megtalálja az idegsejteket, méghozzá nemcsak a térbeli koordináták, hanem az időbeli lefutás alapján is – így az egymásra lapoló sejteket is szét tudja választani. Ezután megtervezi azt a pásztázási útvonalat, amellyel a leghatékonyabban lehet olvasni vagy éppen írni az agyműködést.
A rendszer a sejttesteknél apróbb részleteket is kezel: az idegsejtek néhány száz nanométeres nyúlványait is felismeri és rekonstruálja a zajos mérésekből. Ennek azért van jelentősége, mert az agyi számítások túlnyomó része éppen ezekben a nyúlványokban zajlik, kézzel viszont gyakorlatilag lehetetlen nagy mennyiségben megbízhatóan kijelölni őket.
Az eredmény: több ezer sejt mérése, valós idejű kiértékeléssel, mérés közben.
A korábbi mérések azt mutatták, hogy az agynak egyszerre csak a töredéke, nagyjából tíz százaléka aktív, és ezen a tanulás sem sokat változtat. Rózsa Balázsék szerint azonban ezekben a kísérletekben öt-kilenc napig tanították az állatokat, és ez alatt a memóriakonszolidáció át tudta rendezni az agyműködést.
A csoport ezért olyan virtuálisvalóság-alapú módszertant fejlesztett, amelyben az egerek percek alatt megtanulják a feladatot. Az eredmény gyökeresen más lett: a döntés pillanatában gyakorlatilag az összes vizsgált sejt aktiválódott, és ugyanez történt a kontrollcsoportban is.
Ez szembemegy az idegtudományban széles körben elfogadott ritka kódolás elméletével, amely szerint egy-egy feladatot mindig csak a sejtek kis hányada végez. Az agykutató értelmezésében amikor szükség van rá, az agy rövid időre szaturációs szintre kapcsol.
„Mintha látták volna azt, ami nem is volt ott”
Innen jött az ötlet, hogy a látás helyreállítására használják a technikát. A folyamat lépései:
A jelenlegi rekordjuk több mint tízezer sejt egyidejű mérése és aktiválása. Hogy működik-e, azt az állatok viselkedéséből olvassák ki.
„Az egerek úgy viselkedtek a mesterséges látás hatására, mintha látták volna azt az információt, ami valójában nem is volt ott”
– mondta a professzor. Hozzátette: amikor az egerek „láttak”, az agyműködésük is teljesen átrendeződött, vagyis nemcsak érzékelték, hanem értelmezték is a mesterségesen bevitt információt.
A hatás azonban korlátos: közepes kontrasztoknál működik, nagyon alacsony és nagyon magas kontrasztnál eltűnik. Rózsa Balázs ezért maga is óvatosan fogalmazott –
Részleges látáshelyreállításról, pontosabban látásrásegítő berendezésről beszélt, amely azonban a világszerte nagyjából 43 millió vak ember számára jelentős áttörést hozhatna.
A látás helyreállításán dolgozik a BrainVisionCenter másik alapítója, Roska Botond is, akinek terápiája egy teljesen vak embernek adta vissza részlegesen a látását.
A csoport másik iránya a feszültségalapú képalkotás, amely a kutató szerint idén érte el a hagyományos elektromos elvezetések minőségét – azzal a különbséggel, hogy optikai úton hónapokon át követhető ugyanaz az agyműködés. Ez a központi idegrendszeri gyógyszerkutatásban lehet fordulópont, mert a legtöbb ilyen készítmény több hét vagy több hónap alatt fejti ki a hatását.
Az előadás címében szereplő oda-visszahatás második fele még csak most kezdődik. A közönségből érkező kérdésre – hogy végül is az MI adott-e többet az agykutatásnak, vagy fordítva – az agykutató azt válaszolta, hogy egy nemzetközi együttműködés keretében most próbálják a másik irányt is megnyitni.
„Az agy nagyságrendekkel kisebb energiából végzi el ugyanazt a műveletet, és nagyon komplex komputáció van benne – ezt szeretnénk megtanítani a mesterséges intelligenciának, és reméljük, hogy az energiafelhasználás töredékére csökken” – árulta el.
Napi