Αμερικανοί ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης το οποίο μπόρεσε να μαντέψει το φύλο ενός ατόμου από σαρώσεις εγκεφάλου, με 90% ακρίβεια
Ο εγκέφαλος των ανδρών και γυναικών λειτουργεί διαφορετικά, ανακάλυψαν οι επιστήμονες αποδεικνύοντας ότι το φύλο παίζει ρόλο στο πώς σκέφτονται και συμπεριφέρονται οι άνθρωποι.
Ερευνητές από το Stanford Medicine στις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης το οποίο μπόρεσε να μαντέψει το φύλο ενός ατόμου από σαρώσεις εγκεφάλου, με 90% ακρίβεια.
Ο βαθμός στον οποίο ο εγκέφαλος των ανδρών και των γυναικών διαφέρει είναι ένα αμφιλεγόμενο θέμα με προηγούμενες έρευνες να καταλήγουν σε αντιφατικά συμπεράσματα.
«Ένα πρόβλημα είναι ότι οι άνδρες τείνουν να έχουν ελαφρώς μεγαλύτερο εγκέφαλο από τις γυναίκες, πιθανώς επειδή έχουν γενικά μεγαλύτερο σώμα και ορισμένες μελέτες που συνέκριναν το μέγεθος διαφορετικών μικρών περιοχών του εγκεφάλου απέτυχαν να λάβουν υπόψη τους αυτό το στοιχείο. Ωστόσο, ακόμη και όταν το έκαναν δεν οδήγησε σε ξεκάθαρα ευρήματα. Μόλις υπολογίσετε το μέγεθος του εγκεφάλου, τα αποτελέσματα είναι αρκετά μεταβλητά», δήλωσε ο Vinod Menon, επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής ψυχιατρικής και συμπεριφορικών επιστημών και διευθυντής του Stanford Cognitive and Systems Neuroscience Laboratory στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences», βοηθούν στην επίλυση μιας μακροχρόνιας διαμάχης σχετικά με το εάν υπάρχουν αξιόπιστες διαφορές ανάμεσα στον ανδρικό και τον γυναικείο εγκέφαλο και υποδηλώνουν ότι η κατανόηση αυτών των διαφορών μπορεί να είναι κρίσιμη για την αντιμετώπιση νευροψυχιατρικών καταστάσεων που επηρεάζουν τα φύλα.
«Ένα βασικό κίνητρο για αυτή τη μελέτη είναι ότι το φύλο παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου, στη γήρανση και στην εκδήλωση ψυχιατρικών και νευρολογικών διαταραχών», εξήγησε ο Menon.
«Ο εντοπισμός σταθερών και αναπαραγόμενων διαφορών φύλου στον υγιή εγκέφαλο ενηλίκων είναι ένα κρίσιμο βήμα προς μια βαθύτερη κατανόηση των τρωτών σημείων που σχετίζονται με το φύλο σε ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές», επισήμανε.
Τα σημεία που βοήθησαν το μοντέλο να διακρίνει τους ανδρικούς εγκεφάλους από τους γυναικείους περιλάμβαναν το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας, ένα εγκεφαλικό σύστημα που μας βοηθά να επεξεργαζόμαστε αυτοαναφορικές πληροφορίες, και το ραβδωτό σώμα και το μεταιχμιακό δίκτυο που εμπλέκονται στη μάθηση και στον τρόπο με τον οποίο ανταποκρινόμαστε στην ανταμοιβή.
Οι ερευνητές σημείωσαν ότι αυτή η μελέτη δεν εξετάζει αν οι διαφορές που σχετίζονται με το φύλο προκύπτουν νωρίς στη ζωή ή αν οφείλονται σε ορμονικές διαφορές ή στις διαφορετικές κοινωνικές συνθήκες που είναι πιο πιθανό να αντιμετωπίσουν στη ζωή τους άνδρες και γυναίκες.
Ποιες ήταν οι διαφορές
Ο βαθμός στον οποίο το φύλο ενός ατόμου επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο είναι οργανωμένος και λειτουργεί ο εγκέφαλός του αποτελεί εδώ και καιρό σημείο διαφωνίας μεταξύ των επιστημόνων. Οι δομές του εγκεφάλου είναι παρόμοιες σε άνδρες και γυναίκες και προηγούμενες έρευνες που εξέταζαν τον τρόπο με τον οποίο συνεργάζονται οι περιοχές του εγκεφάλου απέτυχε επίσης σε μεγάλο βαθμό να εμφανίσει σταθερούς εγκεφαλικούς δείκτες του φύλου.
Στην τρέχουσα μελέτη τους, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν τις πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη, καθώς και τη δυνατότητα πρόσβαση΄ς σε πολλαπλά μεγάλα σύνολα δεδομένων, για να πραγματοποιήσουν μια καλύτερη ανάλυση. Πρώτα, δημιούργησαν ένα μοντέλο νευρωνικού δικτύου το οποίο έμαθε να ταξινομεί δεδομένα απεικόνισης εγκεφάλου. Αφού οι ερευνητές το εκπαίδευσαν Σε σαρώσεις MRI ανδρικών και γυναικείων εγκεφάλων, το δοκίμασαν σε περίπου 1.500 σαρώσεις.
Το μοντέλο μπόρεσε να διακρίνει αν η σάρωση ανήκε σε γυναικείο ή ανδρικό εγκέφαλο με ακρίβεια 90%.
Η επιτυχία του μοντέλου υποδηλώνει ότι υπάρχουν ανιχνεύσιμες διαφορές φύλου στον εγκέφαλο, απλά δεν είχαν μελετηθεί αξιόπιστα στο παρελθόν.
Το γεγονός ότι λειτούργησε τόσο καλά σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων, καθιστά τα ευρήματα ιδιαίτερα αξιόπιστα.
«Αυτό είναι μια πολύ ισχυρή απόδειξη ότι το φύλο είναι ένας ισχυρός καθοριστικός παράγοντας στην οργάνωση του ανθρώπινου εγκεφάλου», είπε ο Menon.
Μέχρι πρόσφατα, ένα μοντέλο όπως αυτό που χρησιμοποίησε η ομάδα του Μένον θα βοηθούσε τους ερευνητές να ταξινομήσουν τους εγκεφάλους σε διαφορετικές ομάδες, αλλά δεν θα παρείχε πληροφορίες για το πώς έγινε η ταξινόμηση.
Σήμερα, οι ερευνητές έχουν πρόσβαση σε ένα εργαλείο που ονομάζεται «εξηγήσιμη τεχνητή νοημοσύνη» («explainable AI») το οποίο μπορεί να περιηγηθεί σε τεράστιες ποσότητες δεδομένων για να εξηγήσει πώς λαμβάνει αποφάσεις το μοντέλο.
Χρησιμοποιώντας εξηγήσιμη τεχνητή νοημοσύνη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι για να απαντήσει αν μια σάρωση ανήκε σε ανδρικό ή γυναικείο εγκέφαλο, το μοντέλο ανέτρεχε στο δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας, το ραβδωτό σώμα και το μεταιχμιακό δίκτυο.
Στη συνέχεια, η ομάδα αναρωτήθηκε αν θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα άλλο μοντέλο που θα μπορούσε να προβλέψει πόσο καλά θα τα κατάφερναν οι συμμετέχοντες σε ορισμένα γνωστικά τεστ με βάση τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εγκεφάλου που διαφέρουν μεταξύ γυναικών και ανδρών. Ένα μοντέλο που ανέπτυξαν οι ερευνητές προέβλεψε αποτελεσματικά τη γνωστική απόδοση στους άνδρες αλλά όχι στις γυναίκες και ένα άλλο στις γυναίκες αλλά όχι στους άνδρες.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εγκεφάλου που ποικίλλουν μεταξύ των φύλων έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη συμπεριφορά.
«Αυτά τα μοντέλα λειτούργησαν πολύ καλά επειδή διαχωρίσαμε με επιτυχία τα εγκεφαλικά μοτίβα μεταξύ των φύλων», είπε ο Menon.
«Αυτό μου λέει ότι η παράβλεψη των διαφορών του φύλου στην οργάνωση του εγκεφάλου θα μπορούσε να μας οδηγήσει να παραλείψουμε βασικούς παράγοντες που κρύβουν τις νευροψυχιατρικές διαταραχές» επισήμανε.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να κάνουν το μοντέλο τους διαθέσιμο στο κοινό για χρήση από οποιονδήποτε ερευνητή.
«Τα μοντέλα μας έχουν πολύ ευρεία εφαρμογή», είπε ο Vinod Menon.
«Ένας ερευνητής θα μπορούσε να τα χρησιμοποιήσει για να αναζητήσει διαφορές στον εγκέφαλο που συνδέονται με μαθησιακές δυσκολίες – θέματα που θέλουμε να κατανοήσουμε καλύτερα για να βοηθήσουμε τα άτομα να προσαρμοστούν και να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις» κατέληξε ο ερευνητής.
www.bankingnews.gr
Ερευνητές από το Stanford Medicine στις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης το οποίο μπόρεσε να μαντέψει το φύλο ενός ατόμου από σαρώσεις εγκεφάλου, με 90% ακρίβεια.
Ο βαθμός στον οποίο ο εγκέφαλος των ανδρών και των γυναικών διαφέρει είναι ένα αμφιλεγόμενο θέμα με προηγούμενες έρευνες να καταλήγουν σε αντιφατικά συμπεράσματα.
«Ένα πρόβλημα είναι ότι οι άνδρες τείνουν να έχουν ελαφρώς μεγαλύτερο εγκέφαλο από τις γυναίκες, πιθανώς επειδή έχουν γενικά μεγαλύτερο σώμα και ορισμένες μελέτες που συνέκριναν το μέγεθος διαφορετικών μικρών περιοχών του εγκεφάλου απέτυχαν να λάβουν υπόψη τους αυτό το στοιχείο. Ωστόσο, ακόμη και όταν το έκαναν δεν οδήγησε σε ξεκάθαρα ευρήματα. Μόλις υπολογίσετε το μέγεθος του εγκεφάλου, τα αποτελέσματα είναι αρκετά μεταβλητά», δήλωσε ο Vinod Menon, επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής ψυχιατρικής και συμπεριφορικών επιστημών και διευθυντής του Stanford Cognitive and Systems Neuroscience Laboratory στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences», βοηθούν στην επίλυση μιας μακροχρόνιας διαμάχης σχετικά με το εάν υπάρχουν αξιόπιστες διαφορές ανάμεσα στον ανδρικό και τον γυναικείο εγκέφαλο και υποδηλώνουν ότι η κατανόηση αυτών των διαφορών μπορεί να είναι κρίσιμη για την αντιμετώπιση νευροψυχιατρικών καταστάσεων που επηρεάζουν τα φύλα.
«Ένα βασικό κίνητρο για αυτή τη μελέτη είναι ότι το φύλο παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου, στη γήρανση και στην εκδήλωση ψυχιατρικών και νευρολογικών διαταραχών», εξήγησε ο Menon.
«Ο εντοπισμός σταθερών και αναπαραγόμενων διαφορών φύλου στον υγιή εγκέφαλο ενηλίκων είναι ένα κρίσιμο βήμα προς μια βαθύτερη κατανόηση των τρωτών σημείων που σχετίζονται με το φύλο σε ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές», επισήμανε.
Τα σημεία που βοήθησαν το μοντέλο να διακρίνει τους ανδρικούς εγκεφάλους από τους γυναικείους περιλάμβαναν το δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας, ένα εγκεφαλικό σύστημα που μας βοηθά να επεξεργαζόμαστε αυτοαναφορικές πληροφορίες, και το ραβδωτό σώμα και το μεταιχμιακό δίκτυο που εμπλέκονται στη μάθηση και στον τρόπο με τον οποίο ανταποκρινόμαστε στην ανταμοιβή.
Οι ερευνητές σημείωσαν ότι αυτή η μελέτη δεν εξετάζει αν οι διαφορές που σχετίζονται με το φύλο προκύπτουν νωρίς στη ζωή ή αν οφείλονται σε ορμονικές διαφορές ή στις διαφορετικές κοινωνικές συνθήκες που είναι πιο πιθανό να αντιμετωπίσουν στη ζωή τους άνδρες και γυναίκες.
Ποιες ήταν οι διαφορές
Ο βαθμός στον οποίο το φύλο ενός ατόμου επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο είναι οργανωμένος και λειτουργεί ο εγκέφαλός του αποτελεί εδώ και καιρό σημείο διαφωνίας μεταξύ των επιστημόνων. Οι δομές του εγκεφάλου είναι παρόμοιες σε άνδρες και γυναίκες και προηγούμενες έρευνες που εξέταζαν τον τρόπο με τον οποίο συνεργάζονται οι περιοχές του εγκεφάλου απέτυχε επίσης σε μεγάλο βαθμό να εμφανίσει σταθερούς εγκεφαλικούς δείκτες του φύλου.
Στην τρέχουσα μελέτη τους, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν τις πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη, καθώς και τη δυνατότητα πρόσβαση΄ς σε πολλαπλά μεγάλα σύνολα δεδομένων, για να πραγματοποιήσουν μια καλύτερη ανάλυση. Πρώτα, δημιούργησαν ένα μοντέλο νευρωνικού δικτύου το οποίο έμαθε να ταξινομεί δεδομένα απεικόνισης εγκεφάλου. Αφού οι ερευνητές το εκπαίδευσαν Σε σαρώσεις MRI ανδρικών και γυναικείων εγκεφάλων, το δοκίμασαν σε περίπου 1.500 σαρώσεις.
Το μοντέλο μπόρεσε να διακρίνει αν η σάρωση ανήκε σε γυναικείο ή ανδρικό εγκέφαλο με ακρίβεια 90%.
Η επιτυχία του μοντέλου υποδηλώνει ότι υπάρχουν ανιχνεύσιμες διαφορές φύλου στον εγκέφαλο, απλά δεν είχαν μελετηθεί αξιόπιστα στο παρελθόν.
Το γεγονός ότι λειτούργησε τόσο καλά σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων, καθιστά τα ευρήματα ιδιαίτερα αξιόπιστα.
«Αυτό είναι μια πολύ ισχυρή απόδειξη ότι το φύλο είναι ένας ισχυρός καθοριστικός παράγοντας στην οργάνωση του ανθρώπινου εγκεφάλου», είπε ο Menon.
Μέχρι πρόσφατα, ένα μοντέλο όπως αυτό που χρησιμοποίησε η ομάδα του Μένον θα βοηθούσε τους ερευνητές να ταξινομήσουν τους εγκεφάλους σε διαφορετικές ομάδες, αλλά δεν θα παρείχε πληροφορίες για το πώς έγινε η ταξινόμηση.
Σήμερα, οι ερευνητές έχουν πρόσβαση σε ένα εργαλείο που ονομάζεται «εξηγήσιμη τεχνητή νοημοσύνη» («explainable AI») το οποίο μπορεί να περιηγηθεί σε τεράστιες ποσότητες δεδομένων για να εξηγήσει πώς λαμβάνει αποφάσεις το μοντέλο.
Χρησιμοποιώντας εξηγήσιμη τεχνητή νοημοσύνη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι για να απαντήσει αν μια σάρωση ανήκε σε ανδρικό ή γυναικείο εγκέφαλο, το μοντέλο ανέτρεχε στο δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας, το ραβδωτό σώμα και το μεταιχμιακό δίκτυο.
Στη συνέχεια, η ομάδα αναρωτήθηκε αν θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα άλλο μοντέλο που θα μπορούσε να προβλέψει πόσο καλά θα τα κατάφερναν οι συμμετέχοντες σε ορισμένα γνωστικά τεστ με βάση τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εγκεφάλου που διαφέρουν μεταξύ γυναικών και ανδρών. Ένα μοντέλο που ανέπτυξαν οι ερευνητές προέβλεψε αποτελεσματικά τη γνωστική απόδοση στους άνδρες αλλά όχι στις γυναίκες και ένα άλλο στις γυναίκες αλλά όχι στους άνδρες.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του εγκεφάλου που ποικίλλουν μεταξύ των φύλων έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη συμπεριφορά.
«Αυτά τα μοντέλα λειτούργησαν πολύ καλά επειδή διαχωρίσαμε με επιτυχία τα εγκεφαλικά μοτίβα μεταξύ των φύλων», είπε ο Menon.
«Αυτό μου λέει ότι η παράβλεψη των διαφορών του φύλου στην οργάνωση του εγκεφάλου θα μπορούσε να μας οδηγήσει να παραλείψουμε βασικούς παράγοντες που κρύβουν τις νευροψυχιατρικές διαταραχές» επισήμανε.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να κάνουν το μοντέλο τους διαθέσιμο στο κοινό για χρήση από οποιονδήποτε ερευνητή.
«Τα μοντέλα μας έχουν πολύ ευρεία εφαρμογή», είπε ο Vinod Menon.
«Ένας ερευνητής θα μπορούσε να τα χρησιμοποιήσει για να αναζητήσει διαφορές στον εγκέφαλο που συνδέονται με μαθησιακές δυσκολίες – θέματα που θέλουμε να κατανοήσουμε καλύτερα για να βοηθήσουμε τα άτομα να προσαρμοστούν και να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις» κατέληξε ο ερευνητής.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών