en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2020-87-10-25-37
УДК: 612.82
Перестройка нейронной сети и изменение стратегий операторов в процессе распознавания изображений лиц
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Жукова О.В., Васильев П.П. Перестройка нейронной сети и изменение стратегий операторов в процессе распознавания изображений лиц // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 10. С. 25–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-10-25-37
Zhukova O. V. and Vasil’ev P. P. Reconstruction of a neural network and alteration of the operators’ strategies during the recognition of facial images [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 10. P. 25–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-10-25-37
Методом функциональной магнитной-резонансной томографии исследовали обработку информации о лице в нейронных сетях головного мозга в динамике. Показано, что ко второй половине исследования происходит перестройка крупномасштабных нейронных сетей головного мозга операторов. Так, при противоречии инструкции и содержания изображения, при невозможности найти правильное решение, операторы переходят к менее энергозатратной стратегии поведения — имитации решения задачи. При выполнении поставленной задачи в определённых условиях, при хорошо различимом повороте головы, испытуемый быстро научается решать задачу, вырабатывает навык и переходит на режим «автоматизации» движений — активируется другая нейронная сеть, так называемая сеть «базового режима» мозга. Показана роль медиальной префронтальной коры в выработке и изменении стратегии операторской деятельности. Перестройка крупномасштабных нейронных сетей, вероятно, вызвана неосознаваемым механизмом упрощения целенаправленной деятельности. Полученные результаты хорошо согласуются с известным общим принципом наименьшего действия.
изображение, зрение, восприятие, обучение, функциональная магнито-резонансная томография, биологические нейронные сети, искусственные нейронные сети, принцип наименьшего действия
Коды OCIS: 100.4996, 170.6960, 330.5020
Список источников:1. Zhukova O.V., Shelepin Yu.E., Maksimova V.A., Vasil’ev P.P., Vershinina E.A., Fokin V.A., Sokolov A.V. Deciding on the minimum changes in images of a human face under conditions of indeterminacy // Journal of Optical Technology. 2016. V. 83(12). P. 753–759.
2. Roy C.S., Sherrington C.S. On the regulation of the blood-supply of the brain // J. Physiol. 1890. V. 11(1–2). P. 85–108. 158-7-158-17. doi: 10.1113/jphysiol.1890.sp000321
3. Кропотов Ю.Д. Структурный метод исследования медленных колебаний в головном мозге человека // Физиология человека. 1975. Т. 1. № 1. С. 183–187.
4. Шелепин Ю.Е., Борачук О.В., Пронин С.В., Хараузов А.К., Васильев П.П., Фокин В.А. Лицо и невербальные средства коммуникации // Петербургский психологический журнал. 2014. № 9. С. 1–43.
5. Borachuk O.V., Shelepin Yu.E., Kharauzov A.K., Vasilev P.P., Fokin V.A., Sokolov A.V. Study of the influence of the role of the instruction to the observer in tasks of recognizing emotionally colored patterns // Journal of Optical Technology. 2015. V. 82. Iss. 10. P. 678–684.
6. Raichle M.E. The brain’s default mode network // Annu Rev Neurosci. 2015. V. 38. P. 433–447.
7. Tanaka K., Saito H., Fukada Y., Moriya M. Coding visual images of objects in the inferntemporal cortex of the macaque monkey // Journal of Neurophysiology. 1991. V. 66. No. 1. P. 170–189.
8. Tanaka K. Columns for complex visual object features in the inferotemporal cortex: clustering of cells with similar but slightly different stimulus selectivities // Cerebral Cortex. 2003. V. 13. P. 90–99.
9. Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К., Пронин С.В., Чихман В.Н. Локализация центра принятия решений при восприятии формы зрительных стимулов // Доклады Академии Наук. 2009. Т. 429. № 6. С. 1–3.
10. Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К., Фореман Н., Пронин С.В., Вахрамеева О.А., Чихман В.Н. Нейроиконика – пространственно-временное картирование активных областей головного мозга при распознавании изображений // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 12. С. 57–69.
11. Хараузов А.К., Васильев П.П., Соколов А.В., Шелепин Ю.Е., Кувалдина М.Б., Борачук О.В., Фокин В.А., Пронин С.В. Восприятие изображений в задачах зрительного поиска в условиях динамической помехи // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 5. С. 42–55.
12. Ptak R. The frontoparietal attention network of the human brain: Action, saliency, and a priority map of the environment // The Neuroscientist. 2011. V. 18(5). P. 502–515.
13. Манчинская Р.И. Управляющие системы мозга // Журнал высшей нервной деятельности. 2015. Т. 65. № 1. С. 33–61.
14. Hong G.Y., June S.K., Chun K.C. Brain mechanisms in motor control during reaching movements: Transition of functional connectivity according to movement states // Scientific Reports. 2020. V. 10. Article number 567.
15. Kropf E., Syan S.K., Minuzzi L., Frey B.N. From anatomy to function: the role of the somatosensory cortex in emotional regulation // Braz J Psychiatry. 2019. V. 41(3). P. 261–269.
16. Spreng R.N., Grady C.L. Patterns of brain activity supporting autobiographical memory, prospection, and theory of mind, and their relationship to the default mode network // J Cogn Neurosci. 2010. V. 22(6). P. 1112–1123.
17. Vatansever D., Menon D.K., Stamatakis E.A. Default mode contributions to automated information processing // Proc Natl Acad Sci U S A. 2017. V. 114(48). P. 12821–12826.
18. Бернштейн Н.А. О построении движений / Под ред. Бернштейна Н.А. М.: Книга по Требованию. 2012. 253 с.
19. Zipf G.K. Human behavior and the principle of least effort. Cambridge: Addison-Wesley Press, 1949. 573 с.
20. Шелепин Ю.Е., Волков В.В., Колесникова Л.Н. Принцип наименьшего действия в зрении / Принципы и механизмы деятельности мозга человека // Под ред. Бехтеревой Н.П. Л.: Наука, 1985. С. 198–199.
21. Shelepin Y.E. Principle of least action, vision, and condition reflexes theory // International Symposium dedicated to Academician I. Pavlov’s 150-anniversary. Mechanisms of adaptive behavior. СПб. 1999. P. 195–196.
22. Shelepin Y., Krasilnikov N.N., Trufanov E., Harauzov A., Pronin S., Fokin V. The principle of least action and visual perception // Perception. 2006. V. 35. P. 125.
23. Шелепин Ю.Е., Красильников Н.Н. Принцип наименьшего действия, физиология зрения и условно-рефлекторная теория // Российский физиологический журнал им. Сеченова. 2003. Т. 89. № 6. С. 725–730.
24. Shelepin K.Y., Vasilev P.P., Trufanov G.E., Fokin V.A., Sokolov A.V. Digital visualization of the activity of neural networks of the human brain before, during, and after Insight when images are being recognized // Journal of Optical Technology. 2018. Т. 85. № 8. С. 468–475.
25. Shelepin K.Yu., Pronin S.V., Shelepin Yu.E. Recognizing fragmented images and the appearance of “Insight” // Journal of Optical Technology. 2015. Т. 82. № 10. С. 700–706.
26. Шелепин К.Ю., Труфанов Г.Е., Фокин В.А., Васильев П.П., Соколов А.В. Активность нейронных сетей головного мозга человека до, во время и после инсайта при распознавании изображений // Нейротехнологии. 2018. СПб: Изд-во ВВМ. С. 220–244.
27. Maлашин Р.О. Принцип наименьшего действия в динамически конфигурируемых системах анализа изображений // Оптический журнал. 2019. № 11 (86). С. 5–13.