Моделът на невронната мрежа дава представа за разстройството от аутистичния спектър

Група изследователи от университета Тохоку са използвали модел на невронна мрежа, който възпроизвежда мозъка на компютър, за да получат представа защо хората с разстройство от аутистичния спектър имат затруднения при тълкуването на изражението на лицето.

Изследването е публикувано в списание Научни доклади юли 26, 2021. 

Разпознаване на различни емоции

Юта Такахаши е съавтор на статията.

„Хората разпознават различни емоции, като тъга и гняв, като гледат изражението на лицето. И все пак малко се знае за това как разпознаваме различни емоции въз основа на визуалната информация на изражението на лицето“, каза Такахаши.

„Също така не е ясно какви промени настъпват в този процес, който води до това, че хората с разстройство от аутистичния спектър се борят да разчитат израженията на лицето“, продължи Такахаши.

Теория за предсказваща обработка

Изследователската група разчита на теорията за предсказваща обработка, която казва, че мозъкът постоянно предсказва следващия сензорен стимул. Когато прогнозата е грешна, мозъкът се адаптира и сензорната информация, като изражението на лицето, помага за намаляване на грешката в прогнозата. 

Моделът на изкуствената невронна мрежа, разработен от екипа, използва теорията за предсказуема обработка и успя да възпроизведе процеса на развитие. Той направи това, като се обучи да предвиди как части от лицето ще се движат във видеоклипове с изражение на лицето. 

Следващата стъпка беше да се самоорганизират клъстерите от емоции в невронното пространство от по-високо ниво на модела на невронната мрежа. В същото време моделът не знае на коя емоция отговаря изражението на лицето във видеото.

Моделът също така успя да обобщи неизвестни изражения на лицето, които не бяха дадени в обучението, както и да възпроизведе движенията на частите на лицето, като минимизира грешките при прогнозиране. 

След това екипът от изследователи предизвика аномалии в активността на невроните по време на експерименти, което помогна да се даде представа за ефектите върху развитието на обучението и когнитивните характеристики. Експериментите показаха, че способността за обобщение намалява в модела, където хетерогенността на активността в невронната популация е намалена. Това предполага, че образуването на емоционални клъстери в неврони от по-високо ниво е инхибирано и води до модела на невронната мрежа, който има тенденция да се проваля в идентифицирането на емоцията на непознати изражения на лицето, което също е симптом на разстройство от аутистичния спектър.

Такахаши казва, че проучването предполага, че теорията за предсказваща обработка може да обясни разпознаването на емоции от изражението на лицето, използвайки модел на невронна мрежа.

„Надяваме се да подобрим разбирането си за процеса, чрез който хората се научават да разпознават емоциите и когнитивните характеристики на хората с разстройство от аутистичния спектър“, каза Такахаши. „Проучването ще помогне за напредъка в разработването на подходящи методи за интервенция за хора, на които им е трудно да идентифицират емоциите.“