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
A szuperszámítógép ítéletet mondott Szoboszlai Dominikék szezonjáról
10 ezer szimuláció eredménye bizonyítja azt, amit a többség már hónapok óta tudni vél.
Videón, ahogy az amerikai torpedó a levegőbe repíti az iráni hadihajót – 80 halottja van a támadásnak
Pete Hegseth amerikai hadügyminiszter jelentette be az Irisz Dena iráni fregatt elsüllyesztését Srí Lanka mellett. A hatóságok 32...
Hatalmas a felháborodás: újabb népszerű szórakozóhelyet záratott be a kormány
Szerdán reggel a hatóságok harminc napra bezáratták a Turbina Kulturális Központot.
Egy sávban a tehenekkel: ilyen az indiai káoszban közlekedni
Ha Indiában közlekedünk, több furcsasággal is találkozhatunk – például ne lepődjünk meg, ha tehenek is benéznek az autó ablakán.
Találatot kapott az Amazon adattároló telepe Bahreinnél, veszélyben a felhőben tárolt adatok
A támadás megmutatta, hogy mennyire nincsenek biztonságban adataink egy háború esetén.
Kórházba került Gulácsi Péterék korábbi edzője
A török Fenerbahce számolt be a hírről.
Brutális drágulás fojtogatja a magyar boltokat: kiderült, mi mentheti meg a kereskedőket az összeomlástól
Hogyan lehet megkülönböztetni a valóban értékes információkat a puszta zajtól? A siker kulcsa a jövőben egyre inkább az lesz, hogy...
Mi várhat a világ a Hormuzi-szoros lezárása után? Ezek lehetnek a megoldások
Irán bejelentette a Hormuzi-szoros lezárását a közel-keleti katonai eszkaláció közepette, ami azonnali árrobbanást okozott az olaj- és...
Váratlan fordulat: elsodorhatja a magyar kamatvágást is az iráni háború
Bizonytalanná vált a márciusi kamatvágás, nem tudni, milyen hatással lehet az inflációra a geopolitikai válság.
A DK is nyilvánosságra hozta jelöltjei listáját
Valószínűleg senki sem lepődött meg azon, hogy ki szerepel az országos lista legelején.
NATO felé kilőtt iráni rakétát semmisítettek meg
Az észak-atlanti katonai szövetség légvédelmi rendszerei lelőttek egy iráni rakétát, amely Törökország felé tartott – közölték...
Jönnek a virtuális páciensek a betegségbiztonság érdekében
A digitális egészségügy új korszakában a mesterséges intelligencia már nem csupán elemzésre alkalmas eszköz, hanem a precíziós...
Sport
Tóth Alex nem ilyen triplázásról álmodott, a Premier League-ben ilyen még nem történt vele
A magyar válogatott középpályás nélkül képtelen nyerni a Bournemouth.
Lebőgött a Liverpool, Szoboszlai nem várt módon tűnt ki
Ismét borzalmas játékkal rukkoltak elő a címvédő Vörösök a Premier League-ben.
Gyászol a magyar úszósport, elhunyt a klasszisokat felnevelő mesteredző
Jakabos Zsuzsanna vagy éppen a paralimpiai bajnok Sors Tamás is sokat köszönhetett neki.
Szoboszlai Dominik új frizurája felrobbantotta az internetet
Szoboszlai Dominik mindenkit megdöbbentett.
Súlyos sérülés Madridban: egy évre kidőlt a Real brazil válogatott sztárja
A „királyiak” a napokban bizonytalan időre elvesztették Kylian Mbappét is.
Nem Yamal, egy másik tinédzser volt kis híján a Barcelona kupahőse
Az első mérkőzéshez képest teljesen arcát mutatta az Atletico Madrid.
A Fradi honosításra váró támadója beintett Marco Rossinak
Örül a szövetségi kapitány szavainak, ám esze ágában sincs a magyar válogatottban szerepelni.
Emberfelettit küzdött a Barcelona, de hajszállal elmaradt a történelmi fordítás
Tizenhárom év után a Király-kupa döntőjében az Atlético Madrid.
Szoboszlai Dominik az Ekitikét másoló hajfonatával villogott, nem a játékával
Közepes osztályzatok a közepes teljesítményre.
Szoboszlai új frizurája balszerencsét hozott a Liverpoolnak
A Wolves a listavezető Arsenal után a Liverpoolt is megtréfálta.
Váratlan segítséget kaptak Szoboszlai Dominikék az UEFA-tól
Törökországból jelezték: fellebbeznek a döntés ellen.
Szoboszlai frizurájával könnyű célpontot jelentett a Liverpool kudarca után: jogos a kritika?
Kerkez Milos teljesítményét jobbnak látták az angol lapok, mint Szoboszlaiét.
Bulvár
Török Gábor: A Fidesz körül egyre többen fogadják el azt, hogy tényleg a Tisza vezet
Ezt tapasztalta az elmúlt napokban.
Akkora gyomros érkezett Brüsszelből Budapestre, hogy az még Ukrajnának is fáj
A Nemzetgazdasági Minisztérium szerint már nincsenek döntési helyzetben a SAFE-programmal kapcsolatban, ugyanakkor ha húzza időt az Európai Bizottság, az Ukrajnának is gondot jelenthet.
Vigyázz. Ha ezek a növények vannak a kertedben, tele lesz kullanccsal.
Sokan azt hiszik, a kullancsok csak az erdőben fenyegetnek, pedig a kertünk is igazi menedék lehet számukra. Különösen, ha pont olyan növényekkel van tele, ami odavonzza a kullancsokat!
A legfőbb ügyész a Központi Nyomozó Főügyészséghez fordult Lázár János kijelentései miatt
A miniszter azon kijelentéséről van szó, miszerint állítólag ő intézte el Varga Judit kérésére, hogy Magyar Péternek hárommilliós fizetése legyen.
Bekopogott a háború Magyarországra, három fronton csaphat le ránk
A háború első hulláma már itt van.
Dráma a magyar légtérben, a házak között szállt le egy helikopter
Vészhelyzet alakult ki.
Sürgős riasztást kapott 10 vármegye, beteríti a fél országot és alig maradt hátra idő a legfrissebb időjárás-előrejelzések szerint?
Ilyen változásra lehet számítani Magyarországon.
Falnak ütközött az unió: ezt válaszolták Zelenszkijék a Barátság-vezeték ellenőrzésére
Ursula von der Leyennek és António Costának is nemet mondott Kijev - értesült a Financial Times. A vezető uniós politikusok arra kérték az ukrán vezetést, hogy tegyék lehetővé a Barátság-kőolajvezetéket ért kár
Már a fűtésre sem elég a bevétel: tömegesen állnak le az uborkás üvegházak a lengyeleknél
A növekvő energia- és munkaerőköltségek miatt visszaesett az ország hajtatott kígyóuborka-termelése.
Üzentek az iráni focisták és szurkolók, a magyar válogatottnak felesleges reménykednie a világbajnoki szereplésben?
Megdöbbentő események játszódtak ma le, Magyarország számára ez felérhet egy csapással.
A NASA jelezte, példátlan dolgot találtak Magyarország alatt, az évezred híre jött
Nem semmi, ami a mélyben lapulhat Magyarország alatt.
Juhász Péter Pál többször emlegette, hogy „Orbán Viktorral szoktak nevetgélni" – dokumentumfilm készült a gyermekvédelemről
Az RTL Házon kívül című műsorában mutatták be a Babák című filmet, amely a Szőlő utcáról és Juhász Péter Pál cselekedeteiről szól elsősorban, de azt is bemutatta, a gyerekek bántalmazása, a velük szembeni
- Csökkent a gázolaj ára
- Leszakadt egy vasúti felsővezeték Érdnél, jelentős késésekre kell számítani
- NAV: sok változást hoz a jövedéki szabályozásban az új törvény
- Rajz, makett, film – alkotásokat várnak az esztergomi tűzoltók!
- Útlezárás miatt változik az esztergomi buszok útvonala
- Három hónapig forgalomkorlátozásra kell számítani Esztergomban
- Elindultak az M1-es autópálya Hegyeshalom felé vezető oldalán a teljes körű felújítási munkák
- Új vonat, új menetrend Esztergom felé
- 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
