Изкуствени невронни мрежи откриват патологии в мозъка
Изкуствени невронни мрежи са помогнали за създаването на прост метод за откриване на патологии в мозъка. Учени са използвали изкуствени невронни мрежи за анализ на сигналите на електрическата активност на главния мозък, за да могат лесно и ефективно да откриват нарушения в нервната система. Резултатите от изследването са публикувани в списание Chaos.
Изкуствените невронни мрежи са математически модели, построени на принципа на работа на биологическите невронни мрежи, тоест на нервната система на човек. Това е изключително мощен инструмент за обработка и класифициране на големи масиви с данни. Изкуствените невронни мрежи широко се използват в компютърните науки, изкуствения интелект, роботехниката и невробиологията за сортиране на информация, прогнозиране, разпознаване на образи и други подобни задачи. В невробиологията те се използват за изучаване на мозъчната активност и в качеството на изчислително ядро в интерфейсите мозък-компютър. Освен това с помощта на такива мрежи може да се проследява невронното взаимодействие по време на различни физиологични и мисловни процеси.
В рамките на своето изследване учените от Лабораторията по неврология и когнитивни технологии към Университета в Инополис заедно с техни колеги от Университета в Мюнстер са използвали изкуствена невронна мрежа с право разпространение. В такава мрежа данните преминават в една посока от входните неврони през скритите невронни слоеве докато стигне до изходящия невронен слой. Авторите на изследването са предложили концепцията за подобна невронна мрежа за определяне на взаимовръзките между различни области на мозъка. Отначало те проверили своя метод на математически модели и потвърдили резултати от предишни изследвания. След това пристъпили към използването на методa за изучаване връзките между кората на главния мозък и таламуса. Таламусът е област в централния мозък, където протича анализ, подбор и предаване на сигнали към кората, получавани от всички сетивни органи, освен обонянието. Нарушените връзки между тези две части в мозъка водят до такива заболявания като болестта на Паркинсон и Алцхаймер.
В експеримента са участвали шест мишки, на които са им имплантирали електроди в кората на главния мозък и таламуса. Експериментите за регистриране на електрическа активност в съответните отдели на главния мозък започнали две седмици след имплантирането на сензорите. Учените записвали сигналите, получени с помощта на разработения от тях метод и след това ги анализирали. По този начин на авторите са успели да открият значително засилване на взаимодействията между кората и ядрата на таламуса по време на пристъп на епилепсия в сравнение със спокойно състояние.
Методът, разработен от екипа не изисква голяма изчислителна мощност, което го прави много удобен за използване. Важно е също, че предложеният метод за използване на изкуствени невронни мрежи е универсален. Той е ефективен при биологичните, неврофизиологичните и други изследвания. Успешното използване на изкуствените невронни мрежи с право разпространение позволява на учените да вярват, че в бъдеще ще успеят да разширят спектъра на тяхното използване, в това число и за изучаване на патологиите на главния мозък.
