Шизофрения является одним из самых печально известных и таинственных психических расстройств.

Шизофрения является одним из самых печально известных и таинственных психических расстройств. В попытке добраться до корня проблемы ученые несколько лет назад придумали необычное решение: они создали компьютер, страдающий от шизофрении. В исследовании, опубликованном в онлайн-версии Biological Psychiatry, исследователи внесли изменения в искусственные нейронные сети, способные к изучению языка и рассказов, что привело к появлению активного шизофреника.

Люди, которые страдают от шизофрении, часто испытывают трудности в логическом мышлении или в определении, что является реальным в их жизни, а что нет. "Это может выражаться в бреде или диссоциативном расстройстве речи, часто возникают слуховые галлюцинации," - объясняет психиатр Ральф Хоффман из Йельского университета, соавтор исследования наряду с ученым Ристо Миккулайнен из Университета Техаса, Остин. Из-за диссоциативного расстройства речи больной прилагает усилия, чтобы говорить корректно, и это является одним из ранних признаков шизофрении. Поэтому, чтобы понять, как заболевание может влиять на человеческий мозг, Хоффман и Миккулайнен попытались наделить компьютерную систему теми же проблемами.

Чтобы сделать компьютер-шизофреника, они начали с искусственной нейронной сети DISCERN, с которой Миккулайнен работал с 90-х гг. DISCERN представляет собой компьютерную модель, функционирующая как нейронная сеть, подобная человеческому мозгу. Вместо нейронов DISCERN имеет маленькие участки изолированного компьютерного кода, образующие сети, называемые модулями. Эти модули затем соединяются вместе и формируют более крупную, более сложную сеть. В отличие от компьютерной программы, когда компьютер должен точно определить вывод для данного ввода, DISCERN учится определять верный вывод на основе введённых данных.

Затем Хоффман и его колеги начали рассказывать компьютеру истории. Это представляет собой большую проблему: ведь сначала вы должны научить компьютер разбираться в сложностях языка (если сомневаетесь, что это сложно, спросите у IBM, что потратила годы на разработку суперкомпьютера "Уотсон", который способен понимать вопросы на естественном языке и играть в телевикторинах). Компьютер должен понять, что означают слова, какую роль они исполняют в предложении, затем объединить их в сцены, и потом из этих сцен составить истории. Каждый из этих этапов выполняется в отдельном модуле.

В DISCERN процесс начинается с модуля, называемом синтаксическим анализатором, который анализирует предложение, по одному слову за цикл. Модуль присваивает каждому слову грамматические функции, такие как подлежащее, сказуемое или определение. Затем синтаксический анализатор отправляет предложение следующему модулю, анализатору истории, который размещает предложения согласно сценарию или образцу, анализируя группы предложений и выстраивая сюжет, устанавливая и фиксируя детали. Образцы затем записываются в память кодера и отправляются на хранение в эпизодические модули памяти.

После того, как компьютер начал "понимать" то, что ему рассказывали, исследователи стали кормить его историями. Это были небольшие рассказы - ученые использовали только 159 слов, создав 28 различных историй, одна половина которых была рассказана от первого лица, а вторая - в третьем лице. В первом случае рассказы были реалистичными, на повседневные темы, о работе, посещении свадьбы или ресторана. Во втором случае рассказы были больше похожи на боевики с участием бандитов и террористов.

Задачей DISCERN было рассказать ученым усвоенные ею истории. Чтобы сделать это, нужно изъять память из модулей и обратить процесс в другом модуле, называемом генератором историй, который, по сути, повторит ту информацию, что была в него введена. После многочисленных повторений DISCERN научился понимать и повторять историю, как обычный взрослый человек.

Чтобы DISCERN начал действовать подобно мозгу шизофреника, исследователи внесли изменения в модули, чтобы имитировать различные виды повреждения мозга. Миккулайнен и Ули Грейсман перепрограммировали память кодера, чтобы тот функционировал в ускоренном темпе, но при этом заставляя компьютер запоминать детали, которые при такой скорости в норме были бы отклонены как несущественные. Вместо того, чтобы быстрее обучаться, DISCERN запутался, смешивая совершенно разные сюжетные лини. Когда они сделали то же самое с генератором историй, DISCERN начал встраивать себя в истории от третьего лица, утверждая даже, что он заложил бомбу. (Сцена с бомбой была частью террористической истории, но с ускоренным кодером DISCERN начал думать, что история была от первого лица, и присвоил себе роль террориста).

Компьютерная путаница напоминает такие симптомы шизофрении, как бессвязное мышление и бред. Были обнаружены схожие признаки у больных, которые проходили то же самое задание. Это привело исследователей к выводу, что ускоренное обучение, где все воспоминания важны, может быть причиной шизофрении. Они назвали это гипотезой "гиперобучения".

Гипотеза Хоффмана является настолько новой, что многие другие ученые до сих пор работают над её критикой. Дина Барч , профессор психологии в Университете Вашингтона в Сент-Луисе, также изучала шизофрению с использованием компьютерных моделей. "Это настолько ново, что еще слишком рано задавать вопрос людям, согласны они или не согласны с этим", говорит она . Согласно Барч, гипотеза гиперобучения тесно связана с гипотезой ложной значимости (aberrant salience), которая объясняет симптомы шизофрении дисбалансом уровня дофамина. Действительно, избыточное количество дофамина, выделяемого в человеческом мозгу, потенциально может привести к гиперобучению, говорит Хоффман . Но хотя многие исследователи полагают, что аномальные уровни дофамина связаны с шизофренией, они расходятся в том, как именно это происходит - не ясно , например, являются ли избыточный уровень дофамина причиной шизофрении или её симптомом.

"Это вызов традиционным представлениям о шизофрении", - говорит Хоффман, - "хотя еще предстоит много работы, чтобы доказать, применимо или нет к человеку то, что они узнали с помощью компьютерной модели. Миккулайнен и Хоффман планируют изучать эту проблему с человеческого аспекта, с использованием МРТ- исследований и препаратов, а также разработки более продвинутых моделей нейронных сетей. Если ученые смогут создать компьютер, в полной мере "страдающий" от шизофрении, это даст им возможность, в конечном итоге, моделировать такие расстройства, как мания, психозы и депрессии, предлагая по-новому взглянуть на эти заболевания.

Комментарии: