Впервые в мире нейробиологами Санкт-Петербургского университета (СПБГУ) в сотрудничестве с IT-специалистами удалось применить искусственный интеллект (ИИ) к анализу поведенческих ответов рыб зебраданио на распространенные психотропные вещества. Иными словами, специалистам удалось научить искусственный интеллект по поведению животных определять, какие именно вещества были использованы в эксперименте.
В биомедицине пресноводные костные рыбы зебраданио (Danio rerio) по популярности среди модельных организмов для исследований, уступают только мышам. Среди основных причин такой популярности следует назвать неприхотливость рыбок к условиям содержания, а также высокий процент их генетического сходства с человеком — около 70%.
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.
Ученые изучили влияние на зебраданио таких психотропных препаратов, как никотин, этанол, кофеин и некоторых других. Каждый из них особым образом воздействует на центральную нервную систему рыбок и влияет на их локомоторные треки. Различия в движениях рыбок, находящихся под воздействием широкого спектра психотропных веществ, были использованы для обучения ИИ 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. В ходе обработки данных поведения рыбок выяснилось, что например, кетамин вызывает стереотипические циркулярные движения рыб у поверхности, а этанол — характерный дозозависимый переход от гиперактивности к седации.
«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 доктор биологических наук профессор Алан Калуев, руководитель исследования и завлабораторией биологической психиатрии Института трансляционной биомедицины СПбГУ.
По мнению ученых, функциональность применения ИИ 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.
Фото Pixabay
