Sztuczna inteligencja dowiodła różnic między mózgami kobiet i mężczyzn

| Psychologia
Tibor Pápai, Unsplash

Naukowcy z Wydziału Medycznego Uniwersytetu Stanforda opracowali model sztucznej inteligencji, który na podstawie danych o aktywności mózgu potrafi z ponad 90% trafnością określić, czy ma do czynienia z mózgiem kobiety, czy mężczyzny. Zdaniem badaczy osiągnięcie to pozwala rozstrzygnąć spór o to, czy istnieją różnice między mózgami kobiet a mężczyzn. Sugeruje również, że zbadanie tych różnic pozwoli na lepsze zrozumienie schorzeń centralnego układu nerwowego, które w różny sposób wpływają na kobiety i mężczyzn.

Płeć odgrywa zasadniczą rolę w rozwoju ludzkiego mózgu, w procesie starzenia się oraz w manifestowaniu się zaburzeń psychiatrycznych i neurologicznych. Zidentyfikowanie stałych i powtarzalnych różnic pomiędzy płciami w zdrowym dorosłym mózgu to najważniejszy krok na drodze ku zrozumieniu specyficznych dla płci schorzeń, mówi profesor psychiatrii Vinod Menon, dyrektor Stanford Cognitive and Systems Neuroscience Laboratory.

Naukowcy od dawna starali się połączyć płeć z konkretnymi różnicami w ludzkim mózgu. Jednak poszczególne struktury w mózgach kobiet i mężczyzn wyglądają bardzo podobnie, a podczas wcześniejszych badań nad sposobem pracy każdej z tych struktur zwykle nie udawało się odnaleźć stałych, wiarygodnych i specyficznych dla płci cech charakterystycznych.

Menon i jego zespół rozpoczęli od stworzenia systemu sztucznej inteligencji, który był następnie trenowany na danych z badań obrazowych. Za każdym razem model był informowany, czy dane ze skanu, które są mu dostarczane, dotyczą skanu mózgu kobiety czy mężczyzny. W ten sposób model uczył się wyłapywać subtelne różnice. Miał tę przewagę nad wcześniejszymi modelami, że opierał się na sieciach neuronowych, które analizowały dynamiczne skany z rezonansu magnetycznego. Dzięki temu model ze Stanforda mógł porównywać też, jak poszczególne regiony mózgu ze sobą współpracują.

Model został następnie sprawdzony na około 1500 skanów, z którymi wcześniej nie miał do czynienia i okazało się, że z ponad 90-procentową trafnością potrafi określić, który skan wykonano na mózgu kobiety, a który na mózgu mężczyzny. Tak wysoka trafność wskazuje, że istnieją możliwe do wykrycia różnice w mózgach kobiet i mężczyzn. Co więcej, naukowcy użyli dodatkowego narzędzia, dzięki któremu przeanalizowali dane ze swojego modelu, co pozwoliło im na wyjaśnienie, w jaki sposób ich model podejmował decyzję podczas klasyfikowania skanów. Dowiedzieli się, że najważniejsze dla określenia płci mózgu było badanie sieci domyślnej mózgu (DMN) – czyli jednej z głównych sieci neuronowych w ludzkim mózgu, prążkowia oraz układu limbicznego.

Naukowcy zaczęli następnie zastanawiać się, czy są w stanie stworzyć model, który będzie przewidywał, jak dobrze uczestnicy badań poradzą sobie z konkretnymi zadaniami, opierając się przy tym na zauważonych przez poprzedni model różnicach w mózgach kobiet i mężczyzn. Stworzyli więc dwa modele, po jednym dla każdej z płci. Jeden dobrze przewidywał wydajność poznawczą mężczyzn, ale nie kobiet, a drugi radził sobie z przewidywaniem wydajności poznawczej kobiet, ale nie mężczyzn. Uzyskane z obu modeli wyniki wskazują, że zauważone różnice funkcjonalne w mózgach obu płci mają znaczący wpływ na różnice w zachowaniu pomiędzy kobietami a mężczyznami.

Nasze modele świetnie się sprawdziły, pozwalając nam wyraźnie określić wzorce pracy mózgu dla obu płci. To pokazuje, że nie zwracając uwagi na różnice w organizacji mózgu u obu płci tracimy z oczu kluczowe elementy leżące u podstaw schorzeń neuropsychiatrycznych, dodaje Menon.

Twórcy badań mówią, że ich modele mogą posłużyć nie tylko do określania różnic pomiędzy płciami, ale również do badania, w jaki sposób połączenia w mózgu mogą wpływać na zachowanie czy zdolności poznawczej. Dlatego planują publiczne ich udostępnienie.

Nasze modele sztucznej inteligencji mają bardzo szerokie zastosowania. Badacz może wykorzystać je do przyjrzenia się różnicom w mózgu powiązanym z problemami z uczeniem się czy funkcjonowaniem społecznym, stwierdza Menon.

Autor:

Źródło: Stanford Medicine

Sztuczna inteligencja dowiodła różnic między mózgami kobiet i mężczyzn