Комп'ютерний інтелект можна «заразити» шизофренією, щоб краще дослідити цей загадковий розлад людської психіки.
«Робоча гіпотеза полягала в тому, що дофамін є сигналом важливості життєвого досвіду, - пояснює один з авторів роботи Улі Грейсманн (Uli Grasemann), - Надлишок його стимулює пам'ять, так що ми починаємо запам'ятовувати навіть те, що того абсолютно не варто».
Якщо говорити точніше, мова йде про одну з відомих гіпотез, що пояснює розвиток шизофренії - захворювання вельми і вельми загадкового - як «гіперобучуваність», втрата мозком здатності адекватно оцінювати важливість життєвого досвіду, здатності забувати і ігнорувати несуттєву інформацію, присутність якої ми в нормі просто не помічаємо, але яка у шизофреніків стає тяжкою. Як наслідок, вони нездатні вирахувати дійсно важливу інформацію, виділити реально існуючі та суттєві взаємозв'язки між об'єктами, і відкинути несуттєві. В результаті - повний хаос і плутанина.
Отже, Улі Грейсманн під керівництвом професора Рісто Мііккулайнена (Risto Miikkulainen) вирішили підійти до проблеми з дуже несподіваного боку. Вони міркували приблизно так. Якщо шизофренічний мозок нездатний розділити важливе від неважливого, можливо, порушується робота систем, що відповідають за цей поділ - тобто, систем внутрішнього підкріплення, основною з яких є робота нейромедіатора дофаміну. Викликаючи позитивні емоції (наприклад, кокаїн створює відчуття ейфорії якраз за рахунок підвищення вмісту дофаміну в синапсах), дофамін стимулює мозок до запам'ятовування дійсно істотних фактів. Тоді варто перевірити, чи буде спостерігатися характерні для шизофренії симптоми в нервовій системі з постійним надлишковим рівнем дофаміну.
Для цієї мети автори використовували комп'ютер - точніше, нейронну мережу DISCERN, розроблену раніше Рісто Мііккулайненом і для дослідження процесів навчання «природничої» розмовної мови. Це виявилося дуже зручним: особливості мови, які можна буде вирахувати у такої мережі, «зараженої» шизофренією, можна легко інтерпретувати і оцінювати з точки зору психіатрії. У своїй роботі вчені симулювали на комп'ютері вісім різних нейробіологічних порушень, після чого просили єльського професора психіатрії Ральфа Хоффмана (Ralph Hoffman) оцінити манеру мови, яка вироблялася у нейронній мережі в кожному випадку.
Моделюючи природні механізми роботи людської пам'яті, Міїкулайнен і Грейсманн навчали DISCERN нескладним сюжетним історіям - важливо сказати, що в цій нейронній мережі вони зберігалися не як у звичайному комп'ютері, у формі, скажімо, текстового файлу, а майже як у нашому мозку, як система частотно взаємопов'язаних слів, фраз, обертів і сюжетних схем. "Таку нейронну мережу навчають тренуваннями, знову і знову, і знову демонструючи їй різні приклади з реального життя, - пояснює Грейсманн, - При кожній демонстрації важливо показати їй: якщо вхідні дані ось ці, то на виході ми отримаємо одне, а якщо ось ті - то інше. Ви повторюєте це знову і знову, тисячі разів, і кожен раз система трохи оновлює і коригує свої алгоритми, все більш наближаючись до того, що ви хочете отримати в результаті ".
Зазвичай для таких систем, як і для нашого власного мозку, вкрай важливо вміти відкидати несуттєву інформацію і зв'язки. Але не цього разу: змінивши алгоритми роботи DISCERN, вчені симулювали надлишкову кількість дофаміну і, як наслідок, «нездатність забувати», властиву хворим на шизофренію.
Нейронна мережа стала вчитися набагато швидше, але набагато менш результативно. Ті історії, які вона «переказувала» потім самостійно, потрапивши на стіл професора Ральфа Хоффмана, змусили його визнати їх автора безсумнівним шизофренічним хворим. Замість переказу початкових сюжетів з боку, DISCERN поставив себе в центр їх існування, самі історії обросли фантастичними, перебільшеними подробицями, включили якісь деталі один з одного. У якійсь з історій комп'ютер навіть оголосив себе учасником терористичного підпілля. У ряді випадків Хоффман виявив приклади класичної дезорганізації мови з характерними перескоками від першої особи до третьої і назад.
«Обробка інформації в нейронній мережі спочатку проектується таким чином, щоб відбуватися за аналогією з цими процесами в людському мозку, - резюмує Грейсманн, - Ми сподівалися, що і порушення у них повинні відбуватися однаково - і ми не помилилися».
Втім, він додає, що їх моделювання ще аж ніяк не ставить крапку в багаторічних дебатах щодо природи і механізмів шизофренії, і навіть не служить остаточним доказом на користь гіпотези про «гіперобучність» як її джерело. Ця загадкова хвороба ще відкриє нам масу дивовижних таємниць нашого мозку. Читайте про неї також у наших нотатках «Механіка психозу» і «Гени шизофренії».
За прес-релізом UTA