Model Jaringan Saraf Memberikan Wawasan tentang Gangguan Spektrum Autisme

Sebuah kelompok peneliti di Universitas Tohoku telah menggunakan model jaringan saraf yang mereproduksi otak pada komputer untuk memperoleh wawasan tentang mengapa orang dengan gangguan spektrum autisme memiliki kesulitan dalam menafsirkan ekspresi wajah.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Scientific Reports pada tanggal 26 Juli 2021.

Mengenali Emosi yang Berbeda

Yuta Takahashi adalah salah satu penulis makalah tersebut.

“Manusia mengenali emosi yang berbeda, seperti kesedihan dan kemarahan, dengan melihat ekspresi wajah. Namun, sedikit yang diketahui tentang bagaimana kita mengenali emosi yang berbeda berdasarkan informasi visual dari ekspresi wajah,” kata Takahashi.

“Juga tidak jelas apa perubahan yang terjadi dalam proses ini yang menyebabkan orang dengan gangguan spektrum autisme kesulitan membaca ekspresi wajah,” lanjut Takahashi.

Teori Pemrosesan Prediktif

Kelompok penelitian ini menggunakan teori pemrosesan prediktif, yang mengatakan bahwa otak secara terus-menerus memprediksi stimulus sensorik berikutnya. Ketika prediksi salah, otak kemudian menyesuaikan diri, dan informasi sensorik seperti ekspresi wajah membantu mengurangi kesalahan prediksi.

Model jaringan saraf buatan yang dikembangkan oleh tim ini menggunakan teori pemrosesan prediktif, dan dapat mereproduksi proses perkembangan. Ini dilakukan dengan melatih diri untuk memprediksi bagaimana bagian wajah akan bergerak dalam video ekspresi wajah.

Langkah berikutnya adalah mengorganisir klaster emosi ke dalam ruang neuron yang lebih tinggi dari model jaringan saraf. Pada saat yang sama, model tidak tahu emosi apa yang sesuai dengan ekspresi wajah dalam video.

Model ini juga dapat menggeneralisasi ekspresi wajah yang tidak diketahui yang tidak diberikan dalam pelatihan, serta mereproduksi gerakan bagian wajah sambil meminimalkan kesalahan prediksi.

Gambar: Yuta Takahashi, et al

Tim peneliti kemudian menginduksi kelainan pada aktivitas neuron selama eksperimen, yang membantu memberikan wawasan tentang efek pada perkembangan pembelajaran dan karakteristik kognitif. Eksperimen menunjukkan bahwa kemampuan generalisasi menurun pada model di mana heterogenitas aktivitas dalam populasi neuron berkurang. Ini menunjukkan bahwa pembentukan klaster emosi pada neuron yang lebih tinggi terhambat, dan menyebabkan model jaringan saraf cenderung gagal mengidentifikasi emosi dari ekspresi wajah yang tidak diketahui, yang juga merupakan gejala gangguan spektrum autisme.

Takahashi mengatakan bahwa penelitian ini menunjukkan bahwa teori pemrosesan prediktif dapat menjelaskan pengenalan emosi dari ekspresi wajah menggunakan model jaringan saraf.

“Kami berharap untuk lebih memahami proses yang digunakan manusia untuk mengenali emosi dan karakteristik kognitif orang dengan gangguan spektrum autisme,” kata Takahashi. “Penelitian ini akan membantu mengembangkan metode intervensi yang tepat untuk orang yang kesulitan mengidentifikasi emosi.”