ИИ нашел следы психотропных препаратов у рыб

Нейробиологи Санкт-Петербургского государственного 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. Результаты исследований опубликованы в журнале Progress in Neuropsychopharmacology & BiologicalPsychiatry.

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.

11.03.2022





Живая природа

Собаки, бывает, плачут, только от счастья собачьегоСобаки, бывает, плачут, только от счастья собачье...

Каждый, кто хоть раз заводил собаку,...

Падение — еще не катастрофаПадение — еще не катастрофа

Ученые выяснили, как насекомые сопротивля...

Биологи обнаружили в Сибири новый вид почвенной амебыБиологи обнаружили в Сибири новый вид почвенной а...

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

ИИ нашел следы психотропных препаратов у рыбИИ нашел следы психотропных препаратов у рыб

Нейробиологи Санкт-Петербургского государствен...

Датчики дыма у растений изменились в ходе эволюцииДатчики дыма у растений изменились в ходе эволюци

Лесные пожары разрушительны, но в то...

Ученые СПбГУ первыми в мире изучат поведение устойчивых к воздействиям бактерий в космосеУченые СПбГУ первыми в мире изучат поведение усто...

Исследователи Санкт-Петербургского университет...

Последняя неизведанная земля — под водойПоследняя неизведанная земля — под водой

Наименее изученная экосистема на планете&...

Искусственный интеллект и беспилотники помогут находить борщевик СосновскогоИскусственный интеллект и беспилотники помогут на...

Ученые из Сколтеха разработали систему мо...

Секрет долгожительства обезьян-капуцинов нашли в фекалияхСекрет долгожительства обезьян-капуцинов нашли в ...

Международная группа ученых впервые секвениров...

Странные существа обитают на глубине Южного океанаСтранные существа обитают на глубине Южного океан

Глубоко подо льдами Антарктиды обнаружили новы

Спинозавры жили не на суше, а в водеСпинозавры жили не на суше, а в воде

Ученые из университета Портсмута нашли бо...

Эволюция - это дорога с двусторонним движениемЭволюция - это дорога с двусторонним движением

Солдаты муравьев-черепах выглядят словно персо...

Борнео - поистине кладезь новых видов!Борнео - поистине кладезь новых видов!

На малайзийском острове ученые открыли сразу ш...

Конфликты между животными и людьми неизбежныКонфликты между животными и людьми неизбежны

Возможно, вы видели, как крыса роетс...

Иногда "глупые" голуби соображают быстрее человекаИногда "глупые" голуби соображают быстрее человек

Германские ученые внезапно решили реабилитиров

Ученые разгадали тайну снежинкиУченые разгадали тайну снежинки

Свыше 400 лет назад известный математик и...

Рыба ищет где глубже, а человек ищет рыбуРыба ищет где глубже, а человек ищет рыбу

Морские биологи из университета Вашингтон...

В Финляндии породы деревьев распознают с помощью лазерных систем сканированияВ Финляндии породы деревьев распознают с помощью ...

На планете существуют разные виды деревьев, ча...

Что общего между собаками, детьми и иностранцами?Что общего между собаками, детьми и иностранцами?

Замечали ли вы, что мы часто го...

Открыт новый доисторический вид птицОткрыт новый доисторический вид птиц

Группа геологов из университета Рочестера...

Раскрыт принцип действия вентиляторов в ульяхРаскрыт принцип действия вентиляторов в ульях

Давно известно, что во время резкого...

Риск гибели заставляет обезьян взрослеть раньше времениРиск гибели заставляет обезьян взрослеть раньше в...

То, как у разных видов растут детены...

Привлекайте только тех, кого любитеПривлекайте только тех, кого любите

Какие лампы позволят насладиться летним вечеро

Ученые установили, что палочники ходят совсем не так, как считалось до сих порУченые установили, что палочники ходят совсем не ...

Палочники — популярная модель для&n...

Некоторые микроорганизмы пользуются проводами для получения энергииНекоторые микроорганизмы пользуются проводами для...

Клетки способны удовлетворять свои энергетичес...

У живых организмов открыта удивительная реакция на светУ живых организмов открыта удивительная реакция н...

Ученые из Массачусетского технологическог...

Аллигаторы, кайманы и другие, возможно, не перенесут похолоданияАллигаторы, кайманы и другие, возможно, не перене...

Меняющийся уровень моря и глобальное похо...

В ДНК червей найден выключатель старостиВ ДНК червей найден выключатель старости

Биологи из США как никогда близ...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Ученые разгадали тайну снежинкиУченые разгадали тайну снежинки

Новости компаний, релизы

Археологи СПбГУ обнаружили в Новгороде остатки храмов XII векаАрхеологи СПбГУ обнаружили в Новгороде остатки храмов
Стартапы и заказчики рассказали о первых внедренияхСтартапы и заказчики рассказали о первых внедрениях
Как безопасно снять квартиру и не пожалеть о своем выбореКак безопасно снять квартиру и не пожалеть о своем выб
Ученые ТПУ помогут в разработке препаратов для радионуклидной диагностикиУченые ТПУ помогут в разработке препаратов для радиону
В систему ОМС призвали интегрировать искусственный разумВ систему ОМС призвали интегрировать искусственный раз