Image by DC Studio on Freepik

ИИ точно различает мужской и женский мозг

Исследование Медицинской школы Стэнфордского университета представило новую модель искусственного интеллекта, которая сумела более чем с 90% вероятностью определить, принадлежали ли снимки мозговой активности женщине или мужчине.

Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, помогают разрешить давний спор о том, существуют ли достоверные половые различия в человеческом мозге, и говорят о том, что понимание этих различий может иметь решающее значение для лечения нервно-психических заболеваний, которые могут по разному протекать у женщин и мужчин.

“Мотивацией этого исследования является то, что пол играет решающую роль в развитии мозга, в старении и в проявлении психических и неврологических расстройств”.

“Выявление последовательных и воспроизводимых половых различий в мозге здорового взрослого человека является важным шагом на пути к более глубокому пониманию специфических для пола факторов уязвимости при психических и неврологических расстройствах”, – говорит доктор Винод Менон, профессор психиатрии и поведенческих наук и директор Стэнфордской лаборатории когнитивной и системной неврологии.

“Горячие точки”, которые в наибольшей степени помогли модели отличить мужской мозг от женского, включают сеть режима по умолчанию – мозговую систему, которая помогает обрабатывать самореферентную информацию, а также полосатое тело и лимбическую сеть, которые участвуют в обучении и в том, как мы реагируем на вознаграждения.

Исследователи отмечают, что эта работа не учитывает, возникают ли различия, связанные с полом, в раннем возрасте или они могут быть вызваны гормональными различиями или различными социальными обстоятельствами, с которыми мужчины и женщины могут с большей вероятностью столкнуться.

Выявление различий в мозге

Степень, в которой пол человека влияет на то, как организован и функционирует его мозг, долгое время была предметом спора среди ученых. Хотя мы знаем, что половые хромосомы, с которыми мы рождаемся, помогают определить коктейль гормонов, воздействию которых подвергается наш мозг – особенно в период раннего развития, полового созревания и старения, – исследователи уже давно пытаются связать пол с конкретными различиями в человеческом мозге.

Структуры мозга, как правило, выглядят примерно одинаково у мужчин и женщин, и предыдущие исследования, изучающие совместную работу областей мозга, также в значительной степени не смогли выявить последовательные показатели пола мозга.

В своем нынешнем исследовании Менон и его команда воспользовались последними достижениями в области искусственного интеллекта.

Доступ к нескольким большим наборам данных позволил им провести более мощный анализ, чем раньше.

Во-первых, они создали компьютер, который учится классифицировать данные визуализации мозга: когда исследователи показали модели снимки мозга и сообщили ей, что она рассматривает мужской или женский мозг, модель начала “замечать”, какие тонкие закономерности могут помочь ей определить разницу.

Эта модель продемонстрировала превосходную производительность по сравнению с предыдущими исследованиями, отчасти потому, что в ней использовалась глубокая нейронная сеть, которая анализирует динамические МРТ-снимки. Этот подход отражает сложное взаимодействие между различными областями мозга. Когда исследователи протестировали модель примерно на 1500 сканах мозга, она почти всегда могла определить, был ли это снимок мозга мужчины или женщины.

Успех модели говорит о том, что обнаруживаемые половые различия в мозге действительно существуют, но просто раньше их надежно не фиксировали. Тот факт, что она так хорошо работала с различными наборами данных, включая сканирование мозга из нескольких мест в США и Европе, делает результаты особенно убедительными, поскольку она устраняет множество ошибок, которые могут помешать исследованиям такого рода.

“Это очень убедительное доказательство того, что пол является надежным фактором, определяющим организацию человеческого мозга”, – говорит Менон.

Прогнозирование

До недавнего времени модель, подобная той, которую использовала команда Менона, помогала исследователям сортировать мозг по разным группам, но не давала информации о том, как происходит сортировка. Однако сегодня исследователи имеют доступ к инструменту под названием “объяснимый искусственный интеллект”, который может анализировать огромные объемы данных, чтобы объяснить, как принимаются решения в рамках модели.

Используя объяснимый искусственный интеллект, Менон и его команда определили мозговые сети, которые были наиболее важны для оценки моделью того, принадлежало ли сканирование мозга мужчине или женщине. Они обнаружили, что модель чаще всего обращалась к сети режима по умолчанию, полосатому телу и лимбической сети.

Затем команда задалась вопросом, могут ли они создать другую модель, которая могла бы спрогнозировать, насколько хорошо участники справятся с определенными когнитивными задачами, основываясь на функциональных особенностях мозга, которые различаются у женщин и мужчин.

Они разработали модели когнитивных способностей с учетом пола: одна модель эффективно предсказывала когнитивные показатели только у мужчин, а другая – только у женщин.

Полученные данные указывают на то, что функциональные характеристики мозга, различающиеся у разных полов, имеют значительные поведенческие последствия.

“Эти модели сработали очень хорошо, потому что мы успешно разделили мозговые структуры между полами”, – говорит Менон. “Это говорит мне о том, что игнорирование половых различий в организации мозга может привести к тому, что мы упустим ключевые факторы, лежащие в основе нервно-психических расстройств”.

Хотя команда применила свою модель глубокой нейронной сети к вопросам о половых различиях, Менон говорит, что модель может быть применена для ответа на вопросы о том, как практически любой аспект взаимодействия мозга может быть связан с любым видом когнитивных способностей или поведения. Он и его команда планируют сделать свою модель общедоступной для использования любым исследователем.

“Наши модели искусственного интеллекта имеют очень широкую применимость”, – говорит Менон. “Исследователь может использовать наши модели для поиска различий в мозге, связанных, например, с нарушениями обучения или различиями в социальном функционировании – аспекты, которые мы стремимся лучше понять, чтобы помочь людям адаптироваться к этим проблемам и их преодолевать”.

Поделиться ссылкой

About Андрей Гаврилов

Психолог, автор и создатель этого сайта

Check Also

Не все пациенты реагируют на кетамин

С тех пор как более двух десятилетий назад исследователи из Йельского университета впервые обнаружили способность …

Гендерно неконформные древние римляне

Ватиканская декларация “Бесконечное достоинство” вновь привлекла внимание к тому, как религии определяют и интерпретируют гендер …