Μοντέλο Νευρωνικού Δικτύου Παρέχει Εισήγηση Σχετικά με το Σύνδρομο Αυτισμού

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Τοχόκου χρησιμοποίησε ένα μοντέλο νευρωνικού δικτύου που αναπαράγει τον εγκέφαλο σε υπολογιστή για να αποκτήσει γνώση σχετικά με το γιατί οι άνθρωποι με σύνδρομο αυτισμού έχουν δυσκολία στην ερμηνεία των εκφράσεων του προσώπου.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Scientific Reports στις 26 Ιουλίου 2021.

Αναγνώριση Διαφορετικών Συναισθημάτων

Ο Yuta Takahashi είναι συνσυγγραφέας του εγγράφου.

“Οι άνθρωποι αναγνωρίζουν διαφορετικά συναισθήματα, όπως η θλίψη και η οργή, κοιτάζοντας τις εκφράσεις του προσώπου. Ωστόσο, λίγα είναι γνωστά σχετικά με το πώς έρχονται να αναγνωρίσουν διαφορετικά συναισθήματα με βάση τις οπτικές πληροφορίες των εκφράσεων του προσώπου,” είπε ο Takahashi.

“Δεν είναι επίσης σαφές ποια αλλαγές συμβαίνουν σε αυτή τη διαδικασία που οδηγεί τους ανθρώπους με σύνδρομο αυτισμού να δυσκολεύονται να διαβάσουν τις εκφράσεις του προσώπου,” συνέχισε ο Takahashi.

Θεωρία Προβλεπτικής Επεξεργασίας

Η ερευνητική ομάδα βασίστηκε στη θεωρία προβλεπτικής επεξεργασίας, η οποία λέει ότι ο εγκέφαλος προβλέπει συνεχώς το επόμενο αισθητηριακό ερέθισμα. Όταν η πρόβλεψη είναι λάθος, ο εγκέφαλος προσαρμόζεται και οι αισθητηριακές πληροφορίες όπως οι εκφράσεις του προσώπου βοηθούν στην μείωση του σφάλματος πρόβλεψης.

Το τεχνητό νευρωνικό δίκτυο που αναπτύχθηκε από την ομάδα χρησιμοποιεί τη θεωρία προβλεπτικής επεξεργασίας και μπόρεσε να αναπαράγει τη διαδικασία ανάπτυξης. Αυτό έγινε με την εκπαίδευση του να προβλέψει πώς θα κινούνται τα μέρη του προσώπου σε βίντεο με εκφράσεις του προσώπου.

Ο επόμενος βήμας ήταν να αυτοοργανωθούν οι συσσωματώσεις των συναισθημάτων στο χώρο των υψηλότερου επιπέδου νευρώνων του μοντέλου. Ταυτόχρονα, το μοντέλο δεν ήξερε ποιο συναισθήμα αντιστοιχούσε στην έκφραση του προσώπου στο βίντεο.

Το μοντέλο μπόρεσε επίσης να γενικεύσει άγνωστες εκφράσεις του προσώπου που δεν είχαν δοθεί στην εκπαίδευση, καθώς και να αναπαράγει τις κινήσεις των μερών του προσώπου ενώ ελαττούσε τα σφάλματα πρόβλεψης.

Image: Yuta Takahashi, et al

Η ομάδα των ερευνητών τότε προκάλεσε ανωμαλίες στις δραστηριότητες των νευρώνων κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, που βοήθησε να αποκτήσει γνώση σχετικά με τις επιπτώσεις στην ανάπτυξη της μάθησης και τις γνωστικές ιδιότητες. Τα πειράματα έδειξαν ότι η ικανότητα γενίκευσης μειώθηκε στο μοντέλο όπου η ετερογένεια της δραστηριότητας του νευρωνικού πληθυσμού μειώθηκε. Αυτό υποδήλωσε ότι η διαμόρφωση των συναισθηματικών συσσωματωμάτων σε υψηλότερους νευρώνες εμποδίστηκε και οδήγησε το νευρωνικό δίκτυο να έχει την τάση να αποτύχει στην αναγνώριση του συναισθήματος των άγνωστων εκφράσεων του προσώπου, το οποίο είναι επίσης ένα σύμπτωμα του συνδρόμου αυτισμού.

Ο Takahashi λέει ότι η μελέτη υποδηλώνει ότι η θεωρία προβλεπτικής επεξεργασίας μπορεί να εξηγήσει την αναγνώριση συναισθημάτων από τις εκφράσεις του προσώπου χρησιμοποιώντας ένα νευρωνικό δίκτυο.

“Ελπίζουμε να ενισχύσουμε την κατανόησή μας για τη διαδικασία με την οποία οι άνθρωποι μαθαίνουν να αναγνωρίζουν συναισθήματα και τις γνωστικές ιδιότητες των ανθρώπων με σύνδρομο αυτισμού,” είπε ο Takahashi. “Η μελέτη θα βοηθήσει στην ανάπτυξη κατάλληλων μεθόδων παρέμβασης για τους ανθρώπους που δυσκολεύονται να αναγνωρίσουν συναισθήματα.”