Oamenii de ştiință au construit un creier artificial autist

Oamenii de ştiinţă de la Baylor University au reuşit să programeze o reţea neuronală artificială care prezintă un comportament autistic. Prin acest proces, ei au vrut să demonstreze cum o cauză generală a autismului, care are legătură cu conceptul de normalizare divizivă, poate duce la manifestările simptomatice ale tulburării.

Una dintre principalele ipoteze care vor să explice autismul spune că tulburarea este cauzată de un dezechilibru neuropsihologic al sistemului de stimulare/inhibare (S/I). Un creier autist este suprastimulat.

Întreg sistemul S/I funcţionează aşa. Neuronii din creier funcţionează ca nişte receptori care primesc constant semnale de la alţi neuroni şi îi transmit mai departe doar dacă semnalele stimulante sunt mai multe ca număr decât semnalele inhibitorii, care sunt de asemenea transmise în cadrul aceluiaşi proces, prin aceiaşi neuroni. Semnalele inhibitorii determină cât de permisiv este un neuron şi dacă transmite sau nu mai departe semnalele pe care le primeşte. Dacă semnalele stimulente nu ating un nivel minim, acestea sunt reţinute. Întregul proces este destul de bine regulat.

Echilibrul S/I funcţionează ca un filtru. La fel ca în cazul oricărui alt sistem electric sau electrochimic, în sistemul nervos central există bruiaje şi zgomot de fundal, pe care creierul trebuie să le filtreze pentru a funcţiona optim. Atunci când filtrele neuronale funcţionează corect, un neuron va transmite mai departe doar semnalele de o anumită intensitate, una mult mai mare ca a zgomotului de fundal. Sistemul S/I face în aşa fel încât doar semnalele corecte sunt transmise de la neuron la neuron. Conform acestei ipoteze, la cei care suferă de autism sunt transmise toate semnalele, nu doar cele corecte.

Ca rezultat, creierul autist se află constant într-o stare de stimulare. Există câteva dovezi empirice care susţin ipoteza asta: crizele frecvente prin care trec cei care suferă de autism sunt legate de suprastimularea creierului. Însă, chiar şi asa, teoria este greu de demonstrat. Dificultatea vine din faptul că nu există legături clare între dezechilibrul sistemului S/I şi simptomele fizice ale autismului. Aici intervine reţeaua neuronală artificială, menită să simuleze dezechilibrul şi să îi urmărească parcusul.

„Prin acest experiment, dorim să sugerăm că simptomatologia autismului reflectă anumite schimbări în procesoarele neuronale," au scris oamenii de ştiinţă de la Baylor într-o lucrare din cadrul compendiului Proceedings of the National Academy of Sciences. „Am demonstrat, cu ajutorul unei reţele neuronale, că o reducere a semnalelor inhibitoare poate cauza simptome vizibile la persoanele care suferă de autism, precum şi influenţa felul în care respectivele persoane interpretează stimulii din prezent pe baza unor experienţe senzoriale din trecut."

„Simularile noastre arată că există o legătură între normalizarea divizivă şi teoriile care doresc să explice cum influenţează autismul interpretarea experienţelor senzoriale din prezent pe baza celor din trecut," au continuat cercetătorii.

E bine să ne oprim un pic asupra conceptului de normalizare divizivă. Aceasta reprezintă un proces computaţional prin care activitatea unui neuron este împărţită la restul neuronilor din ganglionul în care se află. Normalizarea este un concept destul de recent, dar oamenii de ştiinţă sunt de părere că acest proces este implicat în transmiterea semnalelor din creier, în special a celor senzoriale. Practic, prin intermediul lui, se ia o cantitate foarte mare de date şi se sorteză doar mesajele relevante sau „ideale." Dacă suntem în stare să izolăm zgomotul de fundal dintr-un anumit mediu, atunci ne va fi mult mai uşor să ne dăm seama ce semnale sunt relevante. La asta se reduce teoria informaţiei.

„Mai precis, simptomatologia specifică autismului apare în reţeaua neurală când influenţa ansamblului de neuroni scade, iar neuronii devin mai puţin «sociali,»" au spus oamenii de ştiinţă. Mai mult, normalizarea divizivă poate explica de ce există atât de multe tipuri de autism şi cum se manifestă această tulburare.

Deşi simulările efectuate de grupul de la Baylor au furnizat nişte date importante care sprijină una dintre (multele) ipoteze explicative pentru autism, cercetătorii sunt de părere că metodologia experimentului este cea mai importantă realizare a lor, având în vedere cât de greu le-a fost până acum să obţină concluzii falsificabile în legătura cu autismul şi cu alte tulburări.

„Metodologia pe care am folosit-o în cadrul acestui studiu furnizează un cadru conceptual pentru studierea felul în care modificările din procesul computaţiei neuronale influenţează simptomele autismului," conclud cercetătorii. „Adaptările ulterioare ale experimentului nostru pot genera date importante despre alte tulburări mintale precum schizofrenia şi anumite aspecte ale îmbătrânirii. Rezultatele simulării noastre sugerează că procedurile comportamentale combinate cu modelarea computaţională ajută la identificarea modificărilor în căile neuronale la indivizi şi facilitarea unor tratamente individuale."

Traducere: Mihai Niţă

Urmăreşte VICE pe Facebook.

Citeşte mai multe despre autism:
Un studiu a demonstrat că nu există nicio legătură între autism și vaccinuri
Să fie ecstasy soluția pentru anxietate și autism?
Părinţii le fac copiilor clisme cu clor, ca să-i vindece de autism şi cancer