Pesquisadores criam rede neural que sente o cheiro das coisas

A partir do machine learning (aprendizado de máquina), uma rede neural conseguiu aprender a cheirar — isto significa distinguir odores e os categorizar — em alguns minutos. A iniciativa foi inspirada no sistema olfativo de moscas e foi liderada por pesquisadores norte-americanos, incluindo membros da Universidade Columbia e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). 

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Para sentir os cheiros, todos os seres —  incluindo as moscas e os humanos — usam basicamente a mesma estratégia para processar informações olfativas no cérebro. Contamos com a atuação dos neurônios na transmissão das informações coletadas. Buscando simular esse processo, os neurocientistas treinaram uma rede neural artificial para classificar odores e ficaram surpresos ao vê-la concluir a missão com tamanha fidelidade.

"O algoritmo que usamos não tem nenhuma semelhança com o processo real de evolução", explicou Guangyu Robert Yang, pesquisador do MIT e um dos autores do estudo publicado na revista científica Neuron. Com o feito, será possível aprender mais sobre os circuitos olfativos do cérebro, aposta. 

Além disso, a iniciativa aponta para a relevância das redes neurais artificiais para a neurociência e, potencialmente, novas descobertas nesse campo. "Ao mostrar que podemos combinar a arquitetura [do sistema biológico] com muita precisão, acredito que isso dê mais confiança de que essas redes neurais podem continuar a ser ferramentas úteis para modelar o cérebro", aposta Yang

Aprendendo a cheirar com as moscas

Curiosamente, o desenvolvimento da rede neural só foi possível pelos conhecimentos acumulados, durante muitos anos, sobre o sistema olfativo das moscas-da-fruta — parte da família Tephritidae. Segundo os cientistas, este é o organismo no qual o circuito olfativo do cérebro foi mais bem mapeado até agora.

Após o desenvolvimento da plataforma inicial com inspiração no sistema das moscas, os cientistas pediram à rede que atribuísse dados que representassem diferentes odores as suas respectivas categorias. Além disso, era necessário classificar corretamente não apenas odores individuais, mas também misturas de odores. 

Aqui, Yang lembra que o sistema olfativo do cérebro é excepcionalmente bom. Afinal, se você combinar os aromas de duas maçãs diferentes, o cérebro ainda "cheira" maçã. No entanto, caso duas fotos de uma maçã sejam mescladas, o cérebro não deve ver uma maçã e, sim, um embaralhado de pixels. Essa capacidade é apenas uma característica dos circuitos de processamento de odores do cérebro, mas captura a essência do sistema, comenta o pesquisador.

No total, a rede artificial levou apenas alguns minutos para se organizar e a estrutura que surgiu era bastante semelhante à encontrada no cérebro das moscas, inclusive nas conexões dos neurônios. Para chegar a este ponto, a mosca precisou contar com inúmeras mutações aleatórias e um longo processo de seleção natural. Por outro lado, a rede artificial o encontrou por meio de algoritmos de aprendizado de máquina. No entanto, eles podem se equivaler.

Para acessar o estudo completo sobre as redes neurais que simulam a capacidade olfativa do cérebro, publicado na revista científica Neuron, clique aqui.

Fonte: Medical XPress