Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Новости науки

Нейросети помогли создать простой метод обнаружения патологий мозга

Ученые использовали искусственные нейронные сети для анализа сигналов электрической активности головного мозга, чтобы просто и эффективно выявлять нарушения нервной системы. Результаты исследования опубликованы в журнале Chaos. Исследование проходило в рамках гранта Президентской программы Российского научного фонда по поддержке лабораторий мирового уровня.

Искусственные нейронные сети — математические модели, построенные по принципу работы биологических нейронных сетей (нервной системы организма). Это мощный инструмент для обработки и классификации больших данных. Искусственные нейронные сети широко используют в компьютерных науках, робототехнике и нейробиологии для сортировки информации, прогнозирования, распознавания образов и других задач. В нейробиологии их применяют для изучения мозговой активности и в качестве вычислительного ядра в интерфейсах мозг — компьютер. Также с помощью таких сетей ученые могут отслеживать нейронные взаимодействия во время разных физиологических или мыслительных процессов.

В рамках своего исследования сотрудники Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис использовали искусственную нейронную сеть прямого распространения. В такой сети данные проходят строго от входных нейронов, которые принимают информацию, к выходным. Авторы работы предложили концепцию подобной искусственной нейронной сети для определения взаимосвязей между областями головного мозга. Сначала они проверили свой подход на математических моделях и подтвердили результаты предыдущих исследований. Затем ученые перешли к применению своего метода для изучения связей между корой головного мозга и отделом головного мозга, где происходит анализ, отбор и передача в кору сигналов, получаемых ото всех органов чувств, кроме обоняния – таламусом. Нарушения связи между этими двумя частями мозга приводят к таким заболеваниям, как болезни Паркинсона и Альцгеймера.

В эксперименте участвовало шесть крыс, которым имплантировали электроды в кору головного мозга и таламус. Эксперименты по регистрации электрической активности в соответствующих отделах головного мозга начались через две недели после имплантации сенсоров. Ученые зафиксировали сигналы, полученные с помощью разработанного ими метода, и проанализировали их. Так авторам удалось обнаружить значительное усиление взаимодействия между корой и ядрами таламуса во время приступа эпилепсии по сравнению со спокойным состоянием.

Метод, разработанный исследователями из Университета Иннополис, не требует больших вычислительных затрат, что делает его весьма удобным в применении. Немаловажно и то, что предложенный способ использования искусственных нейронных сетей универсален — он эффективен в биологических, нейрофизиологических и других исследованиях. Удачное применение искусственных нейронных сетей с прямой связью позволяет ученым надеяться, что в дальнейшем им удастся расширить спектр их приложений, в том числе и в изучении патологий головного мозга.