12 Июля 2019

Влияние искусственного интеллекта на человеческий мозг

Опубликовал Н.А. Рыков

В то время как врачи и ученые продвигаются в своих исследованиях, чтобы понять механизм человеческого мозга, искусственный интеллект (ИИ) уже способен, скажем так, хакнуть его.  В настоящее время существуют системы искусственного интеллекта для лечения симптомов депрессии, программное обеспечение для машинного обучения, способное распознавать изменения мозга, вызванные годами с Альцгеймером до появления первых признаков, и сканирование мозга, которое может выявить суицидальные тенденции.

В случае болезни Альцгеймера - основной причины деменции у пожилых людей - самая большая проблема заключается в получении раннего диагноза и замедлении его прогрессирования.  Соответственно, команда под руководством Марианны Ла Рокки, физика из Университета Бари в Италии, разработала алгоритм автоматического обучения, способный распознавать структурные изменения в мозге, вызванные болезнью Альцгеймера.

Алгоритм был отточен на 67 магнитно-резонансных изображениях - 38 от пациентов с болезнью Альцгеймера и 29 от контрольной группы - чтобы научиться правильно различать больной и здоровый мозг.  Исследователи разделили каждое изображение мозга на небольшие области, проанализировали связь между нейронами и обнаружили, что программное обеспечение произвело наиболее точную классификацию заболевания, когда сравниваемые области мозга составляли от 2250 до 3200 кубических миллиметров, по размеру аналогичные анатомическим структурам связанным с болезнью Альцгеймера, как гиппокамп.

При анализе набора из 148 сканирований головного мозга - 52 здоровых, 48 больных и 48 с легкими когнитивными нарушениями, которые, как было известно, развили болезнь через 2,5-9 лет, - система различала здоровый мозг и один с болезнью Альцгеймера с точностью до 86%.  Для Ла Рокки это показывает, что алгоритм может идентифицировать изменения в мозге, которые приводят к болезни Альцгеймера практически за 10 лет до появления клинических симптомов.

«В настоящее время сканирование мозга с помощью радиоактивных индикаторов позволяет с относительной точностью предсказать, кто подвергнется высокому риску развития болезни Альцгеймера в течение 10 лет, но это инвазивный, дорогой метод, который доступен только в узкоспециализированных центрах.  Новая методика, однако, проще, дешевле и не столь инвазивная », - говорит ученый, который намеревается применить метод для ранней диагностики таких заболеваний, как болезнь Паркинсона.

Алгоритм определения потенциальных суицидов

Группа психологов и психиатров из разных американских университетов разработала аналогичный алгоритм для выявления потенциальных самоубийств.  Они подвергли 34 молодых людей, разделенных между суицидальными людьми и контрольной группой, функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и представили им три списка из 10 слов: одно из них относилось к самоубийству (например, «смерть», «смертельный» или «несчастный»).  ), другой с позитивными вещами (например, «добро» или «невинность») и другой с негативом (например, «скука» или «зло»).

Исследователи использовали ранее нанесенные на карту изображения мозга, показывающие такие эмоциональные паттерны, как стыд или гнев.  Ученые определили 5 областей мозга, связанных с шестью словами, как лучшие маркеры, чтобы отличить суицидальных людей от обыкновенных.  С этим они натренировали автоматический обучающий классификатор, который был в состоянии правильно идентифицировать 15 из 17 пациентов с самоубийством и 16 из 17 контрольных субъектов.

 После этого они разделили пациентов-самоубийц на две группы: тех, кто пытался покончить с собой (9), и тех, кто не совершал попытки (8), и обучили новому классификатору, который мог правильно идентифицировать 16 из 17 пациентов.

Результаты показали, что у здоровых пациентов и людей с суицидальными мыслями реакция на слова заметно различалась.  Когда люди с суицидальными наклонностями видели слово «смерть», в области стыда их мозга отмечался пик активности, которого не наблюдалось в контрольной группе.  То же самое произошло в области грусти со словом «проблемы». «Это дает нам окно в мозг и разум.  Это позволяет нам сказать, рассматривает ли кто-то самоубийство из-за того, как он думает о проблемах, связанных со смертью », - объясняет Марсель Жюст, профессор психологии в Университете Карнеги-Меллона.

Искусственный интеллект для лечения депрессии

Помимо диагностики психических заболеваний и расстройств, ИИ также может помочь в их лечении.  Это то, во что верят создатели таких стартапов, как Woebot.  Они разработали чат-бота, который использует машинное обучение и обработку естественного языка, чтобы помочь пользователям контролировать свое настроение и смягчать депрессию.

С доступом через Facebook Messenger, система задает пользователям вопросы, чтобы оценить их настроение.  Со временем алгоритм, обученный методам когнитивно-поведенческой терапии, изучает эмоциональный профиль каждого пользователя и рекомендует действия для поддержания их баланса.  Клиническое исследование, проведенное в сотрудничестве со Стэнфордским университетом, показало, что пользователи в возрасте от 18 до 28 лет испытали значительное снижение уровня тревоги и депрессии по сравнению с контрольной группой, которая использовала книгу о том, как бороться с депрессией.

Другая инициатива принадлежит Томасу Инселю, бывшему директору Национального Института Психического Здоровья в США и соучредителю Mindstrong, который использует ИИ для диагностики и лечения поведенческих и эмоциональных расстройств путем интерпретации использования смартфонов.  Исходя из предположения, что пользователи используют свои телефоны по-разному в зависимости от своего эмоционального состояния, алгоритм использует «цифровое фенотипирование» - метод количественной оценки индивидуальных характеристик путем анализа данных, генерируемых индивидуальным использованием цифровых устройств, - чтобы предложить корреляции между конкретными цифровыми деятельностями и деятельностями мозга. «Психологические и эмоциональные расстройства являются масштабной проблемой здравоохранения.  Смартфоны с искусственным интеллектом могут стать глобальным решением », - говорит Инсель.