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:
Ön szerint esélyes a Tisza Párt a Fidesz leváltására?
hírek innen, onnan
3 milliós hitelkeretből állampapír: ennyi a tiszta haszon, mutatjuk a pontos matekot
Nem ebből veszel toronyházat.
Ingyenes, nagy sebességű internet lesz minden jegykategóriában az egyik nagy légitársaságnál
Az új technológián alapuló, korlátlan fedélzeti internetet az érintett társaságok minden utasa ingyenesen használhatja majd, ehhez csak...
Kiderült, lesz-e még női főszereplővel A Nagy Ő
A TV2 elárulta, tervezik-e a jövőben, hogy nő legyen a következő Nagy Ő.
Az őrült cseh lelőtte a polgármestert, 3 rendőrt, aztán magát
Ámokfutást rendezett egy féltékeny férfi a csehországi Chřibská nevű város polgármesteri hivatalában. A támadó hat embert...
Tízezreket takaríthatnak meg a magyarok, féláron adják, felesleges külön-külön megvenni ezeket a pályamatricákat
Még mindig sokan külön-külön veszik meg, pedig az újonnan bevezetett M1 matrica mind a négy érintett vármegye fizetős útjaira érvényes.
A szomorú ok, amiért Keira Knightley 5 évig csak parókában jelent meg
A csodálatos hajkoronák a filmekben és a vörös szőnyeges eseményeken sokszor csak illúziók. Némelyik sztár ugyanis kemény harcot...
Nem kell ezentúl elszámolni a kormány kedvenc alapjaiból kapott 3 millió forint alatti támogatásokkal
Elég tenni egy nyilatkozatot, hogy a pénzt a célnak megfelelően, jogszerűen használták fel.
Megrázta az egész országot a hír: a fürdőkádban találtak a 38 éves magyar zenész élettelen testére
Felfoghatatlan tragédia.
Beszélgetnek egymással a növények – de vajon miért?
Cikkünkből megtudhatod, miért fontos a növények közötti kommunikáció.
Ketté hasították a magyar települést, a kertek már Szlovákiához kerültek
Egy magyar településen ma is érzékelhető egy döntés következménye, amely kettévágta a falut, a nyomai máig láthatók.
25 éve nem történt ilyen nagy változás a nyugdíjaknál
Nagyon sokan fognak örülni ennek.
Ők a zodiákus legaljasabb ragadozói: ezek a csillagjegyek gondolkodás nélkül tönkretesznek
Nem minden mosoly őszinte, és nem minden ígéret szól örökre. Vannak csillagjegyek, akik ösztönösen tudják, hol fáj a legjobban, és ha...
Sport
Hét és félmilliárdot keresett profiként, most mégis hajléktalan a közelmúlt sztárja
Könnyen lehet, hogy meg is zakkant a megpróbáltatások hatására, de az sem kizárt, hogy mástól.
Robbie Keane felesége végleg lebuktatta Tóth Alexet
Ezekben a pillanatokban dől el a labdarúgó sorsa.
Előbb levonultak a pályáról a szenegáli futballisták, majd visszamentek és megnyerték az Afrika-kupát
Kaotikus döntő után nyerte meg története második Afrika-kupáját Szenegál.
Öt kapufája ellenére kikapott a Barcelona San Sebastianban, már csak egy pont a Madrid hátránya
A katalánok három gólját érvénytelenítette a VAR.
Az Újpest csábíthatja vissza az NB I-be az elmúlt évek egyik legígéretesebb légiósát
250 ezer euróért cserébe vehetik kölcsön Szabics Imrééktől.
Átnevezik Varga Barnabásék otthonát a kiütéses derbigyőzelem után
És még a hivatalos szurkolói boltba is ellátogattunk a görög fővárosban.
A pofon után a Barcelona kapitánya durván megvádolta a bírót, Flick is kiállt mellette
A katalánok legyőzője már a mérkőzés előtt megtette azt, amire a Real Madrid nem volt hajlandó.
Tizennyolc perc is elég volt, hogy a magyar válogatott kapusa kikészítse az olaszokat
A végeredményhez képest jóval küzdelmesebb mérkőzésen kerekedett ellenfele fölé a válogatott.
Csányi Sándor nehezen tartható, de annál jobban hangzó ígéretet tett
A Ferencvárosból a Premier League-be tartó futballista, Tóth Alex példájára is kitért.
Őrült összeesküvés-elmélet terjed Szoboszlairól a szurkolók körében
Ismét összehasonlították a Liverpool legendájával a magyar válogatott csapatkapitányát.
Az aranylabdás csodagólja, Szoboszlai hibája és meglepetés a manchesteri derbin – Ez volt a hétvége öt legfontosabb meccse
Hétvégén is pörgött az európai klubfoci. Összeszedtük, hogy melyik volt a hétvége öt legérdekesebb meccse a topligákban.
Kiemeltet legyőzve jutott tovább az Australian Openen Marozsán Fábián
A tavalyi év egyik felfedezettjét verte négy játszmában a magyar teniszező.
Bulvár
Szörnyű hír érkezett az eltűnt Egressy Mátyásról
Elhunyt a 18 éves fiatal.
A Trump-kormány borzasztó dolgot mondott Magyarországra, Karácsony Gergely retteghet ettől a mondattól
Donald Trump egy igazán elképesztő dolgot mondott Magyarországról.
Megtalálták az eltűnt tatabányai fiút
Hosszú ideje bolyongott a hidegben, teljesen átfázott.
Ezért nem szabad télen teljesen lehúzni a redőnyt éjszakára: plusz költségekre számíthatsz, ha mégis így teszel
A redőny sokak szemében a téli lakásvédelem egyik alapdarabja, pedig egy apró szokás komoly, rejtett problémák forrása lehet. A baj nem azzal van, hogy használjuk, hanem azzal, hogy hogyan tesszük mindezt.
Szexet kínált a férfinak a fiatal nő a szarvasi buszpályaudvaron: csak a gyors orvosi segítség mentette meg az életét
Tíz évet kapott a nő, de az ügyészség még többet tartana indokoltnak. Másodfokon folytatódik az ügy.
Rossz hír jött az autósoknak: keddtől fog életbe lépni
Minden hazai autóst érint.
Véletlenül kizárták egy éjszakára a macskát, mindenki a videóján nevet - Így reagált reggel a dühös cica
Véletlenül kizárták a macskát egy éjszakára, a reggeli reakciója mindent vitt.
Trump a norvég miniszterelnöknek: Mivel nem kaptam meg a Nobel-békedíjat, már nem kizárólag a békére összpontosítok
Ez fenyegetés akar lenni?
Eddig tart az extrém hideg, betör az enyhülés, itt a dátum, a legfrissebb előrejelzésekben már látjuk, hogy mi következik a jövő hét végéig?
Így változik az időjárás, eddig tarthat a nagyon extrém hideg Magyarországon.
Változások a gépjárműadónál januártól, erre figyel a NAV
Az adóemelés mellett néhány könnyítéssel is számolhatunk.
Ingyen adja oda ezt az állam egy rend-hagyó rendelet miatt, nem érdemes lemaradni róla
Sokan nem is tudják, hogy hatályba lépett egy rendhagyó kormányrendelet, amit megéri kihasználni.
- Megépült Nógrád megye legnagyobb napelemparkja
- Leesett az első hó Nógrád megyében
- Digitális Közösségi Alkotóműhelyt adtak át a Borbély Lajos Szakközépiskolában
- Hiába tilos, mégis sokan fűtenek hulladékkal
- Egymilliárd forintos beruházásban bővült a Salgglas termékpalettája
- Idén is emlékmenettel tisztelegnek a doni hősök előtt
- Újabb 3 évre kapott bizalmat a "A Háztartások Foglalkoztatásáért Alapítvány"
- Egyre kevesebben élnek Nógrád megyében
- Új járművek és eszközök érkeznek a nógrádi mentőállomásokra
- Ónos eső miatt adtak ki riasztás Nógrád megyére
- "Kapcsolatot teremtünk" interaktív fórum
- Közérdekű közlemény
- Nógrád Megyei Kormányhivatal: aki csak teheti, interneten keresztül intézze hivatalos ügyeit
