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
Távozhat a PSG-től az aranylabdás Ousmane Dembélé
A szaúdi Al-Hilal csábítja a Paris Saint-Germain aranylabdás támadóját, Ousmane Dembélét, aki nyitott a váltásra.
Ne menj a gyógyszertárba hagyományos recepttel.
Egy elveszett papírvény, egy otthon felejtett recept vagy egy nehezen olvasható orvosi bejegyzés elég lehet ahhoz, hogy valaki gyógyszer...
A rejtélyes ok, amiért a levendulaágyásod vonzza a méheket, elűzi a szúnyogokat.
A levendula nemcsak kertünk dísze, hanem igazi titkos fegyver is: míg a méhek bolondulnak érte, a szúnyogok menekülnek a közeléből....
Cap Ferret-i erdőtűz: 40 ezren menekülnek, áttört a védősáv – A pestis, amikor a védelem közügy lesz
A Cap Ferret-i erdőtűz miatt mintegy 40 ezer embert evakuálnak, miután a lángok átlépték a tűzoltók védősávját. A kishajós mentés...
Hatalmas pofon a magyar vidéknek: Brüsszel elzárja a pénzcsapot?
Inkább más irányú fejlesztéseket képzel el a vezetőség.
Két nap alatt több mint 140 ezer embert kellett menekíteni Franciaországban az erdőtüzek elől
Emmanuel Macron elnök péntek este mozgósította a hadsereget.
Ne félj tőle. Fogyaszd bátran ezt a nyári gyümölcsöt, ami extra gyorsan leolvasztja rólad a plusz kilókat
Tényleg igaz!
Dús és ragyogó hajzuhatagra vágysz? Egyetlen szál ebből a fűszernövényből a titka ennek a házi csodaszernek
Természetes gyógyír a hajhullás ellen.
Vitézy Dávid: jövőre korszerű IC-motorvonatok állnak forgalomba a Gysev-nél
Jövőre a Gysev-nél 11 korszerű IC-motorvonat áll forgalomba a Budapest-Győr-Szombathely és a Budapest-Győr-Sopron vonalon - írta a...
Menesztették Karim Khant, a Nemzetközi Büntetőbíróság szexuális visszaéléssel gyanúsított főügyészét
A tagállamok 125 tagú közgyűlésén mintegy 80 tag szavazta meg a június 9-én már felfüggesztett brit jogász végleges menesztését
Ezeket a sneakereket szeretik legjobban a magyarok
A sneakerkultúra Magyarországon is évről évre erősebb, és vannak olyan modellek, amelyek szinte minden generáció kedvencei közé...
Bódog: "Kevesen fognak nyerni az Újpest ellen", Szélesi nem ezt kérte - edzői értékelések
Bódog Tamás és Szélesi Zoltán értékelte a szezon első bajnokiját.
Sport
Gulácsi Péter szenzációs átigazolásával van tele az internet
LaLiga, BL, here we go.
Ousmane Dembélé őrületes klubváltásáról ír az egyik legismertebb transzferguru
Elkezdték az egyeztetéseket a francia aranylabdással.
A világ egyik leggazdagabb embere szemet vetett Szoboszlaiékra, új tulajdonoshoz kerülhet a Liverpool
Elképesztő összeget fizetne Jeff Bezos az angolok rekordbajnokáért, aranykor következhet az Anfielden.
Ronaldo villantott egy hatalmasat, Georgina tangás feneke bánta
Cristiano Ronaldo egy vízalatti felvételt mutatott magukról, ahogy a medencében bohóckodnak.
Világbajnokkal érkezik a Real Madrid Budapestre, szenzációs ötlettel álltak elő a Fradi-szurkolók
Egyszerű a követelés, lottónyeremény összegét tehetné zsebre a Ferencváros.
Elképesztő jelenetek zajlottak le a „kiszáradt” Velencei-tavon rendezett Európa-bajnokságon
Átlagban félméteres a víz, de a Kovács Katalin Nemzeti Kajak-Kenu Akadémia előtt 2,5 méteresre kikotorták.
Hiába a Mol, nincs annyi pénz, mint a Fradinál - Dárdai kimondta, mitől lehet élcsapat az Újpest
Aki nem vezér, zseni vagy melós, annak nincs helye Újpesten.
Néhány hete még úgy tűnt, hogy visszavonul, de most hosszabbított az aranylabdás legenda
Tovább folytatja a karrierjét Luka Modric.
Az évezredben nem történt még olyan, mint amit a péntek este tartogatott Nyíregyházán
Szappanos Péter óriási potyával mutatkozott be lila-fehérben – két pontot ajándékozva a Szparinak.
A Liverpool kölcsönadja a magyar futballistáját
Első osztályú csapathoz kerül a magyar kapus.
Hazatér az NB I-be az egyik legtöbbet emlegetett magyar légiós
Ez komoly meglepetés.
Bulvár
Felbomolhat a Fidesz? Az Országgyűlés alelnöke kimondta a lehetetlent Tusványoson
Dúró Dóra várja Fidesz szavazóit a Mi Hazánk oldalára, szóba került a következő miniszterelnök is.
Volt fővárosi főügyész: Fidesz-győzelem esetére be voltak tárazva ügyek Magyar Péter ellen is
Ihász Sándor a lemondó legfőbb ügyészről és a KNYF távozó vezetőjéről is lesújtó tapasztalatokat és véleményt osztott meg.
Szupertél csaphat le Európára, Magyarország ekkor kaphat az összeomló sarkvidéki légtömegekből
Keményen szélsőséges szupertélre kell készülnünk, a sok hó és nagy hideg sem kizárható a poláris örvény miatt.
Magyar Péter Hadházy posztja alá kommentelte, hogy az Országgyűlési Hivatal már bejelentett igazgatója mégsem lesz igazgató
A volt képviselő szerint Divinyi Zsombor Tiboczék embereként csinált üzleti karriert.
Népharag zúdult a fiatal lányra, mert nem adta át a kifizetett helyét a repülőn: a munkahelyéről is kirúgták miatta
Egy gyerek szeretett volna az ablak mellett ülni.
Konkrét javaslat a köztársasági elnök személyére: Az ATV élő adásában hangzott el
Különleges és meglepő név bukkant fel az államfőjelöltek között: egy élő adásban kezdeményezték a népszerű hazai kvízlegenda jelölését.
Ismét ugrott 1000 milliárd forint: feljelentést tett Kapitány István
Minden képzeletet felülmúló, 1000 milliárd forintos pénzügyi botrány robbant ki! Kapitány István miniszter négy gyanús Eximbank-ügyben tett feljelentést. Tiborcz-szálloda, afrikai sztráda és bukdácsoló külföld
Kapu Tibor: Orbán Viktor teljes mérték-ben megsértette a NASA-val kötött megállapodást
Kijelentette, az utolsó magyar űrhajós akar lenni, akinek akaratán kívül köze volt a pártpolitikához
Takarítónőnek utaztak ki Németországba, másnap reggeltől valóságos pokol lett az életük
Öt fő ellen emeltek vádat.
Aggasztó hír, hogy az Európai Unióban először Magyarországon ütötte fel a fejét meg egy invazív faj
A gyors bejelentés kiemelten fontos az őshonos kőrisállományok védelme és a károsító további terjedésének megakadályozása érdekében.
Három gyerekkel maradtak szállás nélkül Párizsban – Hetekig harcoltak a pénzükért a Booking.commal
Mi történik, ha külföldön, a megérkezés pillanatában derül ki, hogy nincs hol aludnia a családnak? Andiék története megmutatja, mennyit ér baj esetén egy közvetítő oldal segítségnyújtási ígérete.
Sokan eszik rendszeresen: ez a húsfajta jelentősen növelheti a hasnyálmirigyrák kockázatát
Új, átfogó kutatás figyelmeztet: a vörös húsok túlzott fogyasztása mérhetően növeli a nehezen kezelhető daganatos betegség kialakulásának esélyét.
- Csökkent a gázolaj ára
- Leszakadt egy vasúti felsővezeték Érdnél, jelentős késésekre kell számítani
- NAV: sok változást hoz a jövedéki szabályozásban az új törvény
- Fontos útfelújítások kezdődnek Pápa térségében
- 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
- Online térképen láthatóak a tervezett áram- és gázszünetek az E.ON oldalán
- Nagy összegű készpénzzel érkezik az Európai Unióba? Akkor erre figyeljen!
- Lezárásokra, forgalomkorlátozásokra kell készülni ma és holnap Budapesten
- Óvjuk adatainkat úgy, mint a pénztárcánkat
