Срочные новости раздела
Искусственный интеллект помог ученым СПбГУ определить по поведению рыб зебраданио, воздействию каких психотропных препаратов они подверглись

Искусственный интеллект помог ученым СПбГУ определить по поведению рыб зебраданио, воздействию каких психотропных препаратов они подверглись

Нейробиологи Санкт-Петербургского университета в сотрудничестве с IT-специалистами первыми в мире применили искусственный интеллект к анализу поведенческих ответов рыб зебраданио на распространенные психотропные препараты. Им удалось научить искусственный интеллект по поведению животных определять, какие именно вещества были использованы в эксперименте.

Рыбки данио-рерио© Tohru Murakami/flickr

 

Пресноводные костные рыбы зебраданио (Danio rerio) по популярности среди модельных организмов для исследований в биомедицине сегодня уступают только мышам. Среди причин этого — неприхотливость зебраданио в условиях содержания, а также высокий процент их генетического сходства с человеком — около 70%. Кроме того, исследования на этом виде рыб в силу простоты устройства их нервной системы часто приводят к более наглядным и точным результатам, чем на более сложных организмах.

По словам руководителя исследования, заведующего лабораторией биологической психиатрии Института трансляционной биомедицины СПбГУ доктора биологических наук, профессора Алана Калуева, алгоритмы искусственного интеллекта, основанные на нейронных сетях, все чаще применяются в биомедицине как метод исследования. Они обеспечивают беспристрастный объективный анализ биологических данных, что способствует выявлению новых общих закономерностей, которые либо неочевидны на первый взгляд, либо скрыты от исследователей за общим массивом данных.

Несмотря на то, что искусственный интеллект все шире используется в нейробиологии, исследование ученых СПбГУ стало первым его применением для анализа локомоторных треков (движений) взрослых зебраданио, находящихся под воздействием различных психоактивных препаратов, в сравнении с контрольными группами, не подвергавшимися такому воздействию.

В число препаратов, которые использовались в исследовании, вошли никотин, этанол, кофеин и многие другие. Каждое из них особым образом воздействует на центральную нервную систему рыбок и влияет на их локомоторные треки — данные об этом ранее уже были опубликованы в научных статьях ученых СПбГУ.

Различия в движениях зебраданио, находящихся под воздействием широкого спектра психотропных веществ, были использованы для обучения искусственного интеллекта на данных, которые предъявлялись ему на видеозаписях, полученных в ходе предыдущих экспериментов.

В исследовании использовалась модель нейронной сети, специально разработанная для работы с визуальными данными (изображениями) и вдохновленная корковой системой обработки визуальной информации головного мозга животных и человека. Она извлекает простые функции изображения (например, градиенты или линии), а затем объединяет их на следующем слое для получения более подробного изображения (например, формы). Каждый слой увеличивает сложность обрабатываемых данных, тем самым помогая выявлять сложные паттерны передвижения животных, специфические для каждого препарата, а также их общие (похожие) эффекты. Например, кетамин вызывает стереотипические циркулярные движения рыб у поверхности, а этанол — характерный дозозависимый переход от гиперактивности к седации.

«Самым трудным в исследовании стал поиск необходимых протоколов обучения искусственного интеллекта, а также и проверка обоснованности используемых методов и точности полученных результатов. Но в итоге все сработало! С теоретической точки зрения результат доказал принцип применимости искусственного интеллекта к анализу воздействия психотропных препаратов на зебраданио. С практической — это открывает перед нами широкие возможности исследования новых нейротропных фармацевтических препаратов», — отметил профессор Алан Калуев.

По мнению ученых, функциональность применения искусственного интеллекта может быть расширена за счет уточнения и корректировки моделей нейронных сетей, а его точность будет расти с увеличением количества экспериментальных данных, доступных для машинного обучения. Авторы видят продолжение своих исследования в трансляционном ключе — в дальнейшем усовершенствовании методики и тестировании новых препаратов с использованием для поиска новых препаратов, которые можно в будущем ввести и в клинику.

Статья опубликована в журнале Progress in Neuropsychopharmacology & BiologicalPsychiatry   Источник: Пресс-служба СПбГУ

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Ученым из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН удалось «сварить» патогенные бактерии — золотистый стафилококк и синегнойную палочку — с помощью лазера среднего инфракрасного диапазона.
подробнее...

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе смогли получить антитела к одному из белков короновируса SARS-CoV-2 в куриных яйцах. Антитела, полученные из яиц, могут быть использованы для
подробнее...

Исследователи из Сколтеха и их российские и испанские коллеги экспериментально подтвердили работоспособность концепции нанотомографии давления — нового метода отображения внутренней структуры
подробнее...

Группа физиков из 10 стран сообщила об экспериментальном исследовании того, как электрический квадрупольный и магнитный дипольный моменты изотопов индия зависят от числа нейтронов в них. Ядро индия
подробнее...

Исследователи из Сколтеха, МГУ, Научно-технологического университета «Сириус» и Института биоорганической химии РАН исследовали роль двух бактериальных генов, которые помогают поддерживать целостность
подробнее...

Группа ученых из Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного университета открыла новый минерал в якутском месторождении Кестёр в Верхоянском крае, который может стать
подробнее...

Окаменелости плезиозавров, найденные в древнем русле реки в пустыне Сахара позволяют предположить, что некоторые вымершие виды, которые традиционно считались морскими существами, могли обитать и в
подробнее...

Палеогенетики прочитали самый старый геном домашней лошади из Америки. Им удалось отсеквенировать ДНК из зуба, найденного в испанском городе раннего колониального периода на Гаити. Ученые подтвердили
подробнее...

Вымершие гигантские марабу с острова Флорес, которых считали нелетающими, все же были способны к активному полету. К такому выводу пришли палеонтологи, проанализировав кости этих птиц, обнаруженные за
подробнее...

Исследователи из Франции разработали инновационного «наноробота» полностью из молекул ДНК. Он поможет тщательнее изучить на микроскопическом уровне механизмы, которые имеют решающее значение для
подробнее...

Китайские физики экспериментально поиграли в квантовую игру Мермина — Переса с помощью гиперзапутанных фотонов. Эта игра представляет собой пример квантовой псевдотелепатии, то есть игры, в которой
подробнее...

Исследование ученых из Университета Западного Онтарио показало, что в период зимней спячки колорадские жуки разрушают митохондрии в собственных мышцах, а пробуждаясь, вновь их восстанавливают.
подробнее...

Команда исследователей из Сколтеха и Томского политехнического университета применила уникальную технологию, используемую в аэрокосмической промышленности, для синтеза карбида гафния-тантала —
подробнее...

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая доказали возможность генерации магнитного поля в диэлектриках с низким показателем преломления. К ним относятся стекло,
подробнее...

Палеонтолог Ромен Давид (Romain David) из Музея естественной истории в Лондоне выдвинул гипотезу, согласно которой относительный размер полукружных каналов во внутреннем ухе позвоночных зависит от их
подробнее...

Израильские физики построили теорию взаимодействия атома с излучением в среде фотонного временного кристалла. Так называют однородный материал, чья диэлектрическая проницаемость периодически меняется
подробнее...

Когда некоторые из магнитных материалов охлаждаются ниже какой-то определенной температуры, происходит нечто интересное. Направления вращения электронов атомов как бы «замораживаются», они застывают,
подробнее...

Согласно теории, далекие транснептуновые объекты ― естественный результат долговременной эволюции Солнечной системы, включающей мигрирующие планеты-гиганты и самогравитирующий планетезимальный диск.
подробнее...