Компьютерный интеллект можно «заразить» шизофренией, чтобы лучше исследовать это загадочное расстройство человеческой психики.
Шизокомпьютер: Электронное сумасшествие

«Рабочая гипотеза состояла в том, что дофамин является сигналом важности жизненного опыта, — поясняет один из авторов работы Ули Грейсманн (Uli Grasemann), — Избыток его стимулирует память, так что мы начинаем запоминать даже то, что того совершенно не стоит».

Если говорить точнее, речь идет об одной из известных гипотез, объясняющей развитие шизофрении — заболевания весьма и весьма загадочного — как «гиперобучаемость», потеря мозгом способности адекватно оценивать важность жизненного опыта, способности забывать и игнорировать несущественную информацию, присутствие которой мы в норме просто не замечаем, но которая у шизофреников становится довлеющей. Как следствие, они неспособны вычленить действительно важную информацию, выделить реально существующие и существенные взаимосвязи между объектами, и отбросить несущественные. В результате — полный хаос и неразбериха.

Итак, Ули Грейсманн под руководством профессора Ристо Мииккулайнена (Risto Miikkulainen) решили подойти к проблеме с очень неожиданной стороны. Они рассуждали примерно так. Если шизофренический мозг неспособен разделить важное от неважного, возможно, нарушается работа систем, отвечающих за это разделение — т. е., систем внутреннего подкрепления, основной из которых является работа нейромедиатора дофамина. Вызывая положительные эмоции (к примеру, кокаин создает ощущение эйфории как раз за счет повышения содержания дофамина в синапсах), дофамин стимулирует мозг к запоминанию действительно существенных фактов. Тогда стоит проверить, будет ли наблюдаться характерные для шизофрении симптомы в нервной системе с постоянным избыточным уровнем дофамина.

Для этой цели авторы использовали компьютер — точнее, нейронную сеть DISCERN, разработанную ранее Ристо Мииккулайненом и для исследования процессов обучения «естественному» разговорному языку. Это оказалось очень удобным: особенности речи, которые можно будет вычленить у такой сети, «зараженной» шизофренией, можно легко интерпретировать и оценивать с точки зрения психиатрии. В своей работе ученые симулировали на компьютере восемь различных нейробиологических нарушений, после чего просили йельского профессора психиатрии Ральфа Хоффмана (Ralph Hoffman) оценить манеру речи, которая вырабатывалась у нейронной сети в каждом случае.

Моделируя естественные механизмы работы человеческой памяти, Миикулайнен и Грейсманн обучали DISCERN несложным сюжетным историям — важно сказать, что в этой нейронной сети они хранились не как в обычном компьютере, в форме, скажем, текстового файла, а почти как в нашем мозге, как система частотно взаимосвязанных слов, фраз, оборотов и сюжетных схем. «Такую нейронную сеть обучают тренировками, снова и снова, и снова демонстрируя ей различные примеры из реальной жизни, — поясняет Грейсманн, — При каждой демонстрации важно показать ей: если входные данные вот эти, то на выходе мы получим одно, а если вот те — то другое. Вы повторяете это снова и снова, тысячи раз, и каждый раз система немного обновляет и корректирует свои алгоритмы, все более приближаясь к тому, что вы хотите получить в результате».

Обычно для таких систем, как и для нашего собственного мозга, крайне важно уметь отбрасывать несущественную информацию и связи. Но не в этот раз: изменив алгоритмы работы DISCERN, ученые симулировали избыточное количество дофамина и, как следствие, «неспособность забывать», свойственную больным шизофренией.

Нейронная сеть стала учиться гораздо быстрее, но гораздо менее результативно. Те истории, которые она «пересказывала» затем самостоятельно, попав на стол профессора Ральфа Хоффмана, заставили его признать их автора несомненным шизофреническим больным. Вместо пересказа изначальных сюжетов со стороны, DISCERN поставил себя в центр их существования, сами истории обросли фантастическими, преувеличенными подробностями, включили какие-то детали друг из друга. В какой-то из историй компьютер даже объявил себя участником террористического подполья. В ряде случаев Хоффман обнаружил примеры классической дезорганизации речи с характерными перескоками от первого лица к третьему и обратно.

«Обработка информации в нейронной сети изначально проектируется таким образом, чтобы происходить по аналогии с этими процессами в человеческом мозге, — резюмирует Грейсманн, — Мы надеялись, что и нарушения у них должны происходить одинаково — и мы не ошиблись».

Впрочем, он добавляет, что их моделирование еще отнюдь не ставит точку в многолетних дебатах касательно природы и механизмов шизофрении, и даже не служит окончательным доказательством в пользу гипотезы о «гиперобучаемости» как ее источнике. Эта загадочная болезнь еще откроет нам массу удивительных тайн нашего мозга. Читайте о ней также в наших заметках «Механика психоза» и «Гены шизофрении».

По пресс-релизу UTA