Nova studija istraživača Stanford Medicine otkriva novi model veštačke inteligencije koji je bio više od 90% uspešan u određivanju da li skeniranje moždane aktivnosti potiče od žene ili muškarca.
Nalazi, objavljeni 19. februara u Zborniku radova Nacionalne akademije nauka, pomažu u razrešavanju dugoročne kontroverze o tome da li postoje pouzdane polne razlike u ljudskom mozgu i sugerišu da razumevanje ovih razlika može biti ključno za rešavanje neuropsihijatrijskih stanja koja drugačije pogađaju žene i muškarce.
„Ključna motivacija za ovu studiju je da seks igra ključnu ulogu u razvoju ljudskog mozga, u starenju i u manifestaciji psihijatrijskih i neuroloških poremećaja“, rekao je Vinod Menon, dr Vinod Menon, profesor psihijatrije i bihejvioralnih nauka i direktor iz Laboratorije za kognitivne i sistemske neuronauke Stenford.
„Identifikovanje konzistentnih i ponovljivih polnih razlika u zdravom mozgu odraslih je kritičan korak ka dubljem razumevanju ranjivosti specifičnih za pol u psihijatrijskim i neurološkim poremećajima.“
Menon je stariji autor studije. Glavni autori su viši naučni naučnik dr Srikanth Riali, i istraživač akademskog osoblja Iuan Zhang, dr.
„Vruće tačke“ koje su najviše pomogle modelu da razlikuje muške mozgove od ženskih uključuju mrežu podrazumevanog režima, sistem mozga koji nam pomaže da obrađujemo samoreferencijalne informacije, i striatum i limbičku mrežu, koji su uključeni u učenje i kako reagujemo na nagrade. .
Istraživači su primetili da ovaj rad ne utiče na to da li se polne razlike javljaju rano u životu ili mogu biti vođene hormonskim razlikama ili različitim društvenim okolnostima sa kojima će se muškarci i žene češće susresti.
U kojoj meri pol osobe utiče na to kako je njen mozak organizovan i funkcioniše dugo je bila tačka spora među naučnicima. Iako znamo seksualne hromozome uz koje smo rođeni, pomažu u određivanju koktela hormona kojima je naš mozak izložen – posebno tokom ranog razvoja, puberteta i starenja – istraživači su se dugo borili da povežu seks sa konkretnim razlikama u ljudskom mozgu.
Strukture mozga obično izgledaju isto kod muškaraca i žena, a prethodna istraživanja koja su ispitivala kako regioni mozga funkcionišu zajedno takođe nisu uspela da otkriju dosledne moždane indikatore seksa.
U svojoj trenutnoj studiji, Menon i njegov tim iskoristili su nedavni napredak u veštačkoj inteligenciji, kao i pristup višestrukim velikim skupovima podataka, da bi sproveli snažniju analizu nego što je ranije korišćena.
Prvo su kreirali , koji uči da klasifikuje podatke snimanja mozga: Dok su istraživači pokazali modelu skeniranje mozga i rekli mu da gleda u muški ili ženski mozak, model je počeo da „primećuje“ koji suptilni obrasci mogu da mu pomognu reći razliku.
Ovaj model je pokazao superiorne performanse u poređenju sa onima u prethodnim studijama, delom zato što je koristio duboku neuronsku mrežu koja analizira dinamičke MRI skeniranje. Ovaj pristup obuhvata zamršenu interakciju između različitih regiona mozga. Kada su istraživači testirali model na oko 1.500 skeniranja mozga, skoro uvek je moglo da se utvrdi da li je skeniranje došlo od žene ili muškarca.
Uspeh modela sugeriše da u mozgu postoje uočljive polne razlike, ali jednostavno ranije nisu bile pouzdano uočene. Činjenica da je tako dobro funkcionisala u različitim skupovima podataka, uključujući skeniranje mozga sa više lokacija u SAD-u i Evropi, čini nalaze posebno ubedljivim jer kontroliše mnoge nedoumice koje mogu mučiti studije ove vrste.
„Ovo je veoma jak dokaz da je seks čvrsta determinanta organizacije ljudskog mozga“, rekao je Menon.
Do nedavno, model poput onog koji je koristio Menonov tim bi pomogao istraživačima da sortiraju mozgove u različite grupe, ali ne bi pružio informacije o tome kako se sortiranje dogodilo. Danas, međutim, istraživači imaju pristup alatu koji se zove „objašnjiva veštačka inteligencija“, koja može da pregleda ogromne količine podataka da bi objasnila kako se donose odluke modela.
Koristeći objašnjivu veštačku inteligenciju, Menon i njegov tim identifikovali su mreže mozga koje su bile najvažnije za procenu modela o tome da li je skeniranje mozga došlo od muškarca ili žene. Otkrili su da model najčešće traži mrežu podrazumevanog režima, striatum i limbičku mrežu da bi uputio poziv.
Tim se zatim zapitao da li bi mogli da naprave još jedan model koji bi mogao da predvidi koliko će dobro učesnici obaviti određene kognitivne zadatke na osnovu funkcionalnih karakteristika mozga koje se razlikuju između žena i muškaraca. Oni su razvili modele kognitivnih sposobnosti specifične za pol: jedan model je efikasno predvideo kognitivne performanse kod muškaraca, ali ne i kod žena, a drugi kod žena, ali ne i kod muškaraca.
Nalazi ukazuju da funkcionalne karakteristike mozga koje variraju između polova imaju značajne implikacije na ponašanje.
„Ovi modeli su funkcionisali zaista dobro jer smo uspešno razdvojili uzorke mozga između polova“, rekao je Menon. „To mi govori da bi previđanje polnih razlika u organizaciji mozga moglo dovesti do toga da propustimo ključne faktore koji leže u osnovi neuropsihijatrijskih poremećaja.“
Dok je tim primenio svoj model duboke neuronske mreže na pitanja o polnim razlikama, Menon kaže da se model može primeniti da odgovori na pitanja o tome kako se bilo koji aspekt povezivanja mozga može odnositi na bilo koju vrstu kognitivnih sposobnosti ili ponašanja. On i njegov tim planiraju da svoj model učine javno dostupnim za svakog istraživača.
„Naši modeli veštačke inteligencije imaju veoma široku primenljivost“, rekao je Menon. „Istraživač bi mogao da koristi naše modele da traži razlike u mozgu koje su povezane sa smetnjama u učenju ili razlikama u društvenom funkcionisanju, na primer – aspekte koje želimo da bolje razumemo kako bismo pomogli pojedincima da se prilagode i prevaziđu ove izazove.
