Dva smo svijeta različita: AI otkrila značajne razlike između muškog i ženskog mozga

Nedavna studija objavljena u PNAS-u koristila je napredne tehnike umjetne inteligencije kako bi istražila pokazuju li muški i ženski mozgovi različite obrasce moždane aktivnosti. Studija, koju su vodili Srikanth Ryali i njegov tim, otkrila je značajne i dosljedne razlike između spolova u određenim regijama mozga, sugerirajući da te razlike imaju značajne implikacije za personalizirane medicinske pristupe.

Spolni dimorfizam igra ključnu ulogu u različitim aspektima razvoja mozga, starenja i pojave psihijatrijskih i neuroloških stanja. Na primjer, žene su sklonije stanjima kao što su depresija, anksioznost i poremećaji prehrane, dok muškarci imaju tendenciju da pate od poremećaja kao što su autizam, ADHD i shizofrenija, često pokazujući simptome i ishode specifične za spol, piše Psypost.org.

Koristeći prostorno-vremenske duboke neuronske mreže (stDNN), istraživači su analizirali fMRI vremenske serije podataka iz skupine Human Connectome Project (HCP) kako bi uočili spolne razlike. Modeli su postigli visoke stope tačnosti (u rasponu od 90,21% do 91,17%) i pokazali robusnu izvedbu u više metrika, uključujući makro-preciznost, makro-prisjećanje, makro-F1 rezultate i AUC. Važno je da su ti rezultati bili dosljedni u različitim sesijama, ukazujući na pouzdane varijacije u funkciji mozga povezane sa spolom bez potrebe za dodatnom obukom modela.

Kako bi dublje proučili različitost i mogućnost generalizacije ovih spolnih razlika, istraživači su upotrijebili objašnjive AI (XAI) tehnike i analizu konsenzusa. Putem pojedinačnih "otisaka prstiju" identificiranih putem IG postupka, specifične regije mozga, kao što su prekuneus i ventromedijalni prefrontalni korteks, dosljedno su se razlikovale između spolova.

Nadalje, ti su nalazi potvrđeni u različitim skupovima podataka i neovisnim skupinama. Studija je također proširila svoju analizu na kognitivne funkcije, točno određujući spolno specifične neurobiološke prediktore kognicije korištenjem kanoničke korelacijske analize. Naime, utvrđeno je da određene regije mozga različito predviđaju kognitivne profile kod žena i muškaraca.

Ova studija uvodi pionirski pristup koji koristi stDNN za otkrivanje spolnih razlika u funkciji mozga analizom podataka fMRI u stanju mirovanja. Izravnim učenjem iz sirovih podataka, ova metoda zaobilazi tradicionalno oslanjanje na unaprijed definisane značajke povezivanja mozga. Istraživanje naglašava organizacijske razlike između spolova i uspostavlja vezu između tih razlika i kognitivnih funkcija, dovodeći u pitanje prethodne paradigme i sugerirajući da spolno specifična organizacija mozga utječe na ponašanje.

Štoviše, XAI je otkrio ključne uloge određenih područja mozga, uključujući mrežu zadanog načina rada, strijatum i limbički sustav, u spolnim razlikama. Ta su područja povezana s procesima kao što su samoreferencijalno mišljenje i osjetljivost na nagrađivanje, što implicira da funkcionalne varijacije između spolova mogu biti temelj jedinstvenih kognitivnih i bihevioralnih obrazaca.

Ovaj neksus između organizacije mozga i kognitivnih ishoda utire put istraživanjima vezanim uz spol u kognitivnoj neuronauci i kliničkoj praksi, naglašavajući važnost razmatranja spola u proučavanju zdravlja i poremećaja mozga.

Studiju pod naslovom "Modeli dubokog učenja otkrivaju replicirane, generalizirane i bihevioralno relevantne spolne razlike u funkcionalnoj organizaciji ljudskog mozga", autori su Srikanth Ryali, Yuan Zhang, Carlo de los Angeles, Kaustubh Supekar i Vinod Menon.