מחקר חדש של חוקרי סטנפורד רפואה חושף מודל חדש של בינה מלאכותית שהצליח ביותר מ-90% בקביעה האם סריקות של פעילות מוח הגיעו מאישה או מגבר.
הממצאים יתפרסמו ב-19 בפברואר ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, לעזור לפתור מחלוקת ארוכת טווח לגבי האם קיימים הבדלי מין אמינים במוח האנושי ולהציע שהבנת ההבדלים הללו עשויה להיות קריטית לטיפול במצבים נוירו-פסיכיאטריים המשפיעים באופן שונה על נשים וגברים.
מניע מרכזי למחקר זה הוא שלמין תפקיד מכריע בהתפתחות המוח האנושי, בהזדקנות ובביטוי של הפרעות פסיכיאטריות ונוירולוגיות. זיהוי הבדלי מין עקביים וניתנים לשכפול במוח הבוגר הבריא הוא צעד קריטי לקראת הבנה עמוקה יותר של פגיעות ספציפיות למין בהפרעות פסיכיאטריות ונוירולוגיות."
Vinod Menon, PhD, פרופסור לפסיכיאטריה ומדעי ההתנהגות ומנהל המעבדה למדעי המוח של סטנפורד
מנון הוא הכותב הבכיר של המחקר. הכותבים הראשיים הם מדען המחקר הבכיר Srikanth Ryali, PhD, וחוקר הסגל האקדמי יואן ז'אנג, PhD.
"נקודות חמות" שעזרו בעיקר למודל להבחין בין מוחות זכרים למוח נשיים כוללים את רשת מצב ברירת המחדל, מערכת מוח שעוזרת לנו לעבד מידע מפנה עצמי, ואת הרשת הסטריאטום והלימבית, המעורבים בלמידה וכיצד אנו מגיבים לתגמולים. .
החוקרים ציינו כי עבודה זו אינה עושה זאת לשקול אם הבדלים הקשורים למין מתעוררים בשלב מוקדם בחיים או עשויים להיות מונעים מהבדלים הורמונליים או מהנסיבות החברתיות השונות שגברים ונשים עשויים להיתקל בהם.
גילוי הבדלים במוח
המידה שבה המין של אדם משפיע על האופן שבו מוחו מאורגן ופועל כבר זמן רב שנוי במחלוקת בין מדענים. בעוד שאנו מכירים את כרומוזומי המין שאנו נולדים איתם עוזרים לקבוע את קוקטייל ההורמונים שהמוח שלנו חשוף אליהם -; במיוחד במהלך התפתחות מוקדמת, התבגרות והזדקנות -; חוקרים נאבקו זמן רב כדי לחבר בין מין להבדלים קונקרטיים במוח האנושי. מבני המוח נוטים להיראות זהים מאוד אצל גברים ונשים, ומחקרים קודמים שבדקו כיצד אזורי מוח עובדים יחד לא הצליחו להראות אינדיקטורים מוחיים עקביים של מין.
במחקר הנוכחי שלהם, Menon וצוותו ניצלו את ההתקדמות האחרונה בתחום הבינה המלאכותית, כמו גם את הגישה למספר מערכי נתונים גדולים, כדי לבצע ניתוח חזק יותר ממה שהופעל בעבר. ראשית, הם יצרו מודל רשת עצבית עמוקה, שלומד לסווג נתוני הדמיית מוח: כשהחוקרים הראו סריקות מוח למודל ואמרו לו שהוא מסתכל במוח של זכר או נקבה, המודל התחיל "להבחין" באיזה עדין דפוסים יכולים לעזור לו להבחין בהבדל.
מודל זה הפגין ביצועים מעולים בהשוואה לאלו במחקרים קודמים, בין השאר משום שהוא השתמש ברשת עצבית עמוקה המנתחת סריקות MRI דינמיות. גישה זו לוכדת את המשחק המורכב בין אזורי מוח שונים. כאשר החוקרים בדקו את המודל בכ-1,500 סריקות מוח, כמעט תמיד ניתן היה לדעת אם הסריקה הגיעה מאישה או מגבר.
הצלחתו של המודל מעידה על כך שהבדלים בין המינים הניתנים לזיהוי אכן קיימים במוח, אך פשוט לא נתפסו בצורה מהימנה בעבר. העובדה שהוא עבד כל כך טוב במערכי נתונים שונים, כולל סריקות מוח מאתרים מרובים בארה"ב ואירופה, הופכת את הממצאים למשכנעים במיוחד מכיוון שהוא שולט בבלבולים רבים שיכולים להטריד מחקרים מסוג זה.
"זוהי עדות חזקה מאוד לכך שמין הוא גורם מכריע בארגון המוח האנושי", אמר מנון.
להכין תחזיות
עד לאחרונה, מודל כמו זה שהעסיק הצוות של מנון יעזור לחוקרים למיין מוחות לקבוצות שונות, אך לא יספק מידע על אופן המיון. אולם כיום, לחוקרים יש גישה לכלי הנקרא "AI הניתן להסבר", שיכול לנפות כמויות עצומות של נתונים כדי להסביר כיצד מתקבלות החלטות של דוגמנית.
באמצעות AI ניתן להסבר, Menon וצוותו זיהו את רשתות המוח שהיו החשובות ביותר לשיפוט של המודל האם סריקת מוח הגיעה מגבר או מאישה. הם גילו שהדגם מחפש לרוב לרשת מצב ברירת המחדל, סטריאטום והרשת הלימבית כדי לבצע את השיחה.
לאחר מכן, הצוות תהה אם הם יכולים ליצור מודל אחר שיוכל לחזות עד כמה המשתתפים יצליחו במשימות קוגניטיביות מסוימות בהתבסס על תכונות מוח תפקודיות השונות בין נשים לגברים. הם פיתחו מודלים ספציפיים למין של יכולות קוגניטיביות: מודל אחד חזה ביעילות ביצועים קוגניטיביים אצל גברים אך לא אצל נשים, ואחר אצל נשים אך לא בגברים. הממצאים מצביעים על כך שלמאפיינים תפקודיים של המוח המשתנים בין המינים יש השלכות התנהגותיות משמעותיות.
"המודלים האלה עבדו ממש טוב מכיוון שהפרדנו בהצלחה דפוסי מוח בין המינים", אמר מנון. "זה אומר לי שהתעלמות מההבדלים בין המינים בארגון המוח עלולה להוביל אותנו לפספס גורמי מפתח העומדים בבסיס הפרעות נוירו-פסיכיאטריות."
בעוד שהצוות יישם את מודל הרשת העצבית העמוק שלהם על שאלות על הבדלים בין המינים, Menon אומר שניתן ליישם את המודל כדי לענות על שאלות בנוגע לאופן שבו כמעט כל היבט של קישוריות מוחית עשוי להתייחס לכל סוג של יכולת או התנהגות קוגניטיבית. הוא והצוות שלו מתכננים להפוך את המודל שלהם לזמין לציבור לשימוש כל חוקר.
"לדגמי הבינה המלאכותית שלנו יש ישימות רחבה מאוד", אמר מנון. "חוקר יכול להשתמש במודלים שלנו כדי לחפש הבדלים מוחיים הקשורים ללקות למידה או הבדלי תפקוד חברתי, למשל -; היבטים שאנו מעוניינים להבין טוב יותר כדי לסייע לאנשים להסתגל לאתגרים הללו ולהתגבר עליהם."
המחקר נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענקים MH084164, EB022907, MH121069, K25HD074652 ו-AG072114), היוזמה הטרנס-דיסציפלינרית, תוכניות Uytengsu-Hamilton 22q11, מכון המחקר של Stanford Maternal ו-Stanford Maternal Research.
