Egymástól tanuló mesterséges intelligenciák fedik fel agyunk valódi korát
A Nemzeti Agykutatási Program által támogatott kutatás eredményei megkönnyíthetik az időskori demencia előrejelzését. Az MTA TTK Agyi Képalkotó Központ kutatóinak cikkét az egészségügyi informatika területének legrangosabb folyóirata, a GigaScience közölte.
 |
Hány éves az agya valójában? – a kérdés mintha egyenesen a Facebookról érkezett volna. A látszat azonban ezúttal csal: komoly kutatók foglalkoznak a témával – köztük a Magyar Tudományos Akadémia Természettudományi Kutatóközpont (TTK) munkatársai –, a válaszok pedig sokak időskorát tehetik élhetőbbé.
Agyunk az életünk során folyamatosan változik, fiatalkorunkban az agy hálózatainak szerkezete és működése egyre összehangoltabbá és kifinomultabbá válik, ahogy pedig öregedni kezdünk, ellenkező irányú folyamatok játszódnak le benne. A változások nemcsak az agy fizikai szerkezetében tapasztalhatók, hanem az egyes agyterületek működése közti összehangoltság mértékében is, amely az agyterületek között mérhető funkcionális kapcsolatok erősségének megváltozásával jól jellemezhető.
Kapcsolatok kora
E kapcsolatokat funkcionális mágneses rezonanciás képalkotással (fMRI) nagyszerűen lehet vizsgálni, és az eredmények megmutathatják, hogy a vizsgált agy kapcsolati mintázatának jellemzői mennyire felelnek meg a vizsgált személy valós életkorának. Ha az eltérés jelentős, az a kutatások szerint jól előre jelzi a kóros agyi öregedési folyamatokat, köztük a demenciát.
Márpedig igen fontos, hogy az efféle folyamatokra idejében fény derüljön, mivel a korai gyógyszeres beavatkozások és életmódváltás sokkal hatásosabb, mint a súlyosabb tünetek megjelenése utáni „tűzoltás”.
Az agyterületek működése közti kapcsolatok meglehetősen bonyolult hálózatot alkotnak, így egyáltalán nem nyilvánvaló, hogy milyen tulajdonságaik vannak kapcsolatban az életkorral. Kézenfekvő megoldásnak tűnt hát, hogy mesterséges intelligenciát vessenek be az elemzésére. A mélytanulásos (deep learning) rendszereket pedig éppen úgy be lehet tanítani az agyi kapcsolati hálózatok és az életkor közti összefüggésekre, mint például a kutyás és a macskás képek elkülönítésére. Vagyis egy mélytanulásos rendszer megfelelő számú egészséges agyról készült felvétel feldolgozása után „érezni” kezdi az agy korát, éppúgy, ahogy a másik példában a képen szereplő állat „kutyaságát” vagy „macskaságát”.
Tudásátadással a hatékonyabb tanulásért
Van azonban egy nagy eltérés a két helyzet között: míg a képfelismerés esetében a betanításhoz fotók millióit használhatják, a meglehetősen költségesen elkészíthető fMRI-felvételekből nagyságrendekkel kevesebb áll rendelkezésre. És ha ez még nem lenne elég, a különféle berendezéseken más és más beállításokkal készült fMRI-felvételek kapcsolati hálózatai annyira különböznek egymástól, hogy nem igazán lehet őket „összeönteni” és ezt az egységes adatbázist használni a mesterséges intelligencia betanítására.
Vidnyánszky Zoltán és a Nemzeti Agykutatási Program támogatásával működő kutatócsoportja a mélytanulásos rendszerek működési elvét felhasználva ügyes megoldást talált e probléma kiküszöbölésére. Az ilyen elven működő tanuló rendszerek ugyanis több egymásra épülő absztrakciós szinten dolgozzák fel a bemenet információit. Míg a legelső szinteken még sokat számítanak a bemenő adatok konkrét részletei, a felsőbb szinteken egyre elvontabb összefüggések jelennek meg a tanulás során. Így, például egy kutyákat és macskákat fotó alapján elkülönítő, betanított mélytanulásos rendszer alacsonyabb szintjei hatalmas eltérésekkel reagálnak egy csivava és egy bernáthegyi képére, de magasabb szinteken már egyértelműen a „kutyaság” dominál.
Vidnyánszkyék ötlete az volt, hogy az fMRI-felvételek egyszerű összeöntése helyett inkább a különféle mintákon betanított mesterséges intelligenciák magasabb absztrakciós szintjeinek adatait vegyék át. Abban reménykedtek, hogy így valamilyen mértékben képesek lesznek átvenni a mélytanulásos rendszerek „tudását”. Mintha – a fotók összeöntése helyett – a kizárólag fajtatiszta házikedvenceken megtanult „kutyaság” és „macskaság” fogalmait megalapozó belső, absztrakt adatokat átadhatnák egy másik tanuló rendszernek. Ez a másik rendszer pedig a keverék kutyákat ábrázoló képek vizsgálatát már az így átvett alaptudással kezdhetné.
Az MTA TTK Agyi Képalkotó Központban működő kutatócsoport eljárása sikeresnek bizonyult, eredményüket nemrég az egészségügyi informatika területének legrangosabb folyóirata, a GigaScience közölte.
„Az eljárásunk segítségével 5 évvel sikerült javítani a funkcionális konnektivitáson alapuló agyéletkorbecslés átlagos pontosságát. Ezt úgy sikerült elérnünk, hogy felhasználtuk a korábban, más adatbázison elsajátított tudást a becsléshez használt mesterséges neurális hálózat tanítása során. Ezt a korábban tanult kapcsolati súlyok átvételével és finomhangolásával végeztük a hálózat megfelelő rétegeiben. Kutatási eredményeink megoldást szolgáltattak a különböző MRI-berendezéssel, mérési paraméterekkel és eltérő szempontok szerint beválogatott embercsoportokon gyűjtött adatbázisok közötti tudástranszferre” – mondta el Vidnyánszky Zoltán.
A módszer fontos előrelépést jelent a kóros agyi öregedés mesterséges intelligenciával történő hatékonyabb előrejelzésében. Emellett segítséget nyújthat olyan, idegrendszeri képalkotáson alapuló speciális diagnosztikai feladatok megoldásában, ahol kevés adat áll rendelkezésre a mesterséges intelligenciák tanításához. A kutatócsoport jövőbeli kutatásainak célja, hogy módszertani fejlesztéseik eredményeire építve kidolgozzanak egy multimodális, strukturális és funkcionális MRI-képalkotáson alapuló mesterséges intelligenciával támogatott eljárást a kóros agyi öregedés korai kiszűrésére és típusainak osztályozására.
A Vidnyánszky Zoltán által vezetett kutatócsoport munkájában kiemelkedő szerepet játszott két fiatal kutató, Meszlényi Regina és Vakli Pál. Az eredeti tanulmány itt érhető el.
Érdemes elolvasni az mta.hu egy korábbi cikkét is, mely részletesen bemutatja Vidnyánszkyék munkáját és az fMRI-mérésekben rejlő lehetőségeket.
A teljes cikk elérhető az mta.hu oldalon is, az alábbi címen:
hírek innen, onnan
Hidvéghi Balázs elviharzott a sajtó elől, miután Vitnyédről kérdezték
A képviselőnek nem tetszett, hogy nem hagyták végigmondani a válaszát.
Nagy Ervin elárulta, lesz-e idén augusztus 20-i tűzijáték
Változások jönnek.
Beteg, amit a SpaceX csinál - Tovább száguldhat az árfolyam
Lendületet adott a tőzsdéknek a hétvégi iráni-amerikai megállapodás híre, a Dow új csúcsra ment a hétfői kereskedésben, ma reggel a...
Véleményt mondott az Opusról egy elemző
Felülvizsgálja az Opus Global részvényeire vonatkozó célárát az MBH Bank elemzője a tegnap közzétett első negyedéves gyorsjelentést...
Újabb nagy dobás a Moltól: tengeri kutatás indul Líbiában
Újabb lépést tett líbiai terjeszkedésében a Mol-csoport: a vállalat termelésmegosztási megállapodást írt alá partnereivel, a spanyol...
Megduplázott ingyenes pénzfelvételi limit: rekordot döntött az összeg
Ez lett a megduplázott ingyenes keretből: ennyivel több pénzt veszünk ki a szaporodó ATM-ekből.
Minden hiába: akár le is fújhatják a foci-vb-t, a kupa úgyis Trumpé
Borzasztó dolog fog történni.
A szülők is támogatták: újabb ország tiltotta meg a közösségi média használatát a 16 éven aluliaknak
Ausztrália után az Egyesült Királyság is szigorú lépésre szánta el magát a fiatalok online védelme érdekében. A brit kormány...
Videó: hihetetlenül közel úszott a fehér cápa a búvárhoz
A férfinak olyan felvételt sikerült készítenie, amely igazi ritkaságnak számít.
Alig másfél oldal az iráni megállapodás, de már péntek előtt többet tudhatunk meg róla
Csak általános megállapításokat tartalmaz.
Chris Tucker élő műsorban vallotta be: három éve nem szexelt, pedig fizetnének is neki érte
Chris Tucker a nevadai Las Vegasban tartott stand-up fellépése során meglepő titkot osztott meg a magánéletéről. A színész-humorista...
Sport
Itt a vb legnagyobb sokkja: A vb-esélyes spanyolok nem tudták legyőzni a torna egyik leggyengébb csapatát
Óriási bravúr Zöld-foki-szigetektől.
A világ legdrágább stadionja, ami felfoghatatlan összegbe került, és még a foci-vb sztárjait is háttérbe szoríthatja
Nemcsak a vb egyik kiemelt helyszíne, hanem a modern stadionépítés egyik leglátványosabb szimbóluma.
Magyar játékosra figyelt fel a Bayern München
Nagy esélyt kap a debreceni támadó.
Brutális kezdőcsapatot rakott össze José Mourinho a Real Madridnál
Mutatjuk, milyen felállás várható.
Hívta a Real Madrid és az FC Barcelona, végül a Manchester Citynél ír alá
Izgalmas hetei voltak a világklasszis védőnek.
Magyar foci: 45 évesen is új csapatba igazolt a Loki korábbi gólkirálya, Ibrahima Sidibe
Hajdúsámsonban folytatja a többszörös magyar bajnok csatár.
Azonnali kapitánycsere a vb-n, megvan a beugró utód is - hivatalos
Menesztették a tunéziai szövetségi kapitányt a súlyos nyitókörös vereség miatt.
Nemi erőszak miatt nyolc és fél év börtönre ítélték a spanyol válogatott futballistát
A másodrendű vádlottat két és fél évre ítélték el.
Ez gyors volt: egy világbajnoki meccs után menesztették a szövetségi kapitányt.
Már az utódja is megvan.
Elsírta magát a 40 éves vb-hős, miután a válogatottja bemutatta a vb legnagyobb meglepetését
A meccs embere lett, a válogatottja pedig történelmi sikert ért el.
Szoboszlai Dominik a címlapon, átigazolásról beszél és Puskás Ferencet listázza
Az angolok kiszúrtak valamit Szoboszlai szavai között, ennek aligha fog örülni a Liverpool ásza.
Rendesen beleszállt a foci-vb szervezőibe a hollandok csapatkapitánya
Virgil van Dijk bírálta a világbajnokságon bevezetett kötelező ivószüneteket (pardon, hidratációs szüneteket).
Bulvár
Komoly változás a Fideszben, pedig alig telt el pár óra a tisztújító kongresszus után
Fontos naphoz érkezett a Parlament, amely komoly változásokat indíthat be.
Azt hitték, életük végéig kaphatják a milliós illetményüket, de jött a tiszás kétharmad
Közel háromszáz fideszes vagy Fideszhez közeli potentátnak szüntetheti meg a pozícióját egy húzásra az új kormány.
Vitézyék közbeléptek: mégsem szerződik a MÁV a Tiborcz-hoz tartozó céggel 1,2 milliárdért
De hosszú távon nem biztos, hogy lesz más megoldás vonatpótlásra.
Lázár János váratlanul megjelent a parlamentben, Magyar Péter azonnal kérdőre vonta
Amint Lázár János helyet foglalt a parlament hátsó soraiban, Magyar Péter miniszterelnök azonnal félbeszakította felszólalását. A kormányfő egyenesen a volt miniszternek szegezte a mohácsi Duna-híd százmilliárdos
Döntött a miniszterelnök: teljesen kitiltják a 16 év alattiakat a közösségi oldalakról
A miniszterelnök a nemrég bejelentett intézkedést úttörő lépésnek nevezte, és egyértelművé tette, hogy nem hajlandó engedni a technológiai vállalatoknak, ha azok ellenállnak.
Volt szó a kamatstopról is, majd betoppant az ülésterembe Lázár János, Magyar Péter hozzá beszélt
A KDNP szónoka „túszejtőként” beszélt a kormányfőről, A Mi Hazánké részben megdicsérte a közmédiás kormányterveket, a fideszes vezérszónok pedig várja, hogy munka legyen, ne pedig személyeskedés, mert szer
Kié az utcán álló gyümölcsfa termése? Sokan rosszul tudják a választ
Meglepő lehet, hogy a jogszabályok szerint kit illet a közterületen lévő gyümölcsfák termése, és milyen esetben lehet összeszedni a gyümölcsöt.
Lebuktatta a rendőrség a Metropolt: már rég őrizetben van a kelenföldi szatír
A rendőrség most reagált a Metropol cikkére: szerintük a lap egy több mint egyhetes ügyet tálalt friss hírként, ráadásul hiányosan, őket nem kérdezve. A Lebuktatta a rendőrség a Metropolt: már rég őrizetben van
Orbán: Miközben bűnözők támogatják a Tiszát, aközben a sejtetések meg a sugalmazások miatt minket gondolnak korruptnak
A volt miniszterelnök szerint Hatvanpuszta műbalhé és propaganda, semmi alapja nincsen.
37 fok is jöhet, ezen a napon tetőzik a kánikula Magyarországon
Így változik az időjárás a héten, több helyen jöhet csapadék az országban a friss időjárás-előrejelzések szerint.
„Eljegyzésünk után hat hónappal született egy gyereke az exétől” – Miért bontottad fel az eljegyzésed?
Az eljegyzés egy nő életének egyik legboldogabb pillanata, de nem minden esetben vezet esküvőhöz. Olvass személyes történeteket arról, miért döntöttek úgy nők, hogy felbontják eljegyzésüket.
- Csökkent a gázolaj ára
- Leszakadt egy vasúti felsővezeték Érdnél, jelentős késésekre kell számítani
- NAV: sok változást hoz a jövedéki szabályozásban az új törvény
- A nagy magyar zebrafelmérés
- Az E.ON nevével visszaélve téveszthetik meg a lakosságot
- Így úszható meg a hosszú várakozás a horvát autópálya-kapuknál
- A talált madárfiókák többsége nem árva, nem szorul megmentésre, ne szedjük össze őket!
- Már csak pár napig lehet pályázni az ingyen falfestékre
- Hosszú hétvégi változások, kedvezmények a vasúton
- A miskolci vonalon késnek a vonatok
- Online térképen láthatóak a tervezett áram- és gázszünetek az E.ON oldalán
- Nagy összegű készpénzzel érkezik az Európai Unióba? Akkor erre figyeljen!
- Szombaton hat helyszínen lesz Retro Véradás
