Картинка дня: как заподозрить аутизм

Credit: Duke University


Перед вами — своебразный мимический граф. Именно такими зелеными точками нейросеть распознает эмоции ребенка в ответ на видео, которое ему показывают на мобильном телефоне. И исходя  из реакции ребенка на видео, программа может заподозрить расстройство аутистического спектра (подробнее о заболевании читайте в нашей большой статье). Подробнее об успешном испытании программы — завтра на нашем портале.

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Тревога! Раскрыт механизм «беспокойных» нейронов

Исследователи из США Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор раскрыли функции расположенных в миндалевидном теле нейронов соматостатина, SOM+-нейронов, которые запускают у мышей тревогу. Учёные обнаружили повышение активности в периферических отделах под действием пептида денорфина, после удаления ответственного за экспрессию SOM+-нейронов гена, что говорит об ингибирующей функции этих клеток. Подробности исследования опубликованы в журнале The Journal of Neuroscience.


Страх, так же, как и тревожность, может возникнуть под действием каких-либо ситуаций или действий, как естественная реакция организма на угрозу. Различие в этих состояниях заключается в длительности и эффективности: страх – часто быстрая эмоция, исчезающая при прекращении воздействия стимула, а тревожность может не иметь объективных причин, но при этом сопутствовать постоянно. Случается, что тревожность возникает из-за часто испытываемого страха, например при постоянном воздействии устрашающего стимула.

«Местом жительства» тревоги и страха в мозге является миндалевидное тело, которое расположено в височных долях мозга. Нейроны этой области полифункциональны: они отвечают, как за чувство страха и тревоги, так и за избегание отрицательных эмоций и поведение в стрессовой ситуации. Все эти нервные клетки объединены SOM+-нейронами, вырабатывающими соматостатин, гормон, который является одним из главных звеньев механизма возникновения страха и тревоги.

Авторы новой работы проверили роль этого гормона в регуляции тревожных состояний. Для этого они удалили ген Erbb4, кодирующий мембранный белок экспрессии соматотропных нейронов, и связанный также с развитием психических заболеваний, в частности шизофрении и биполярного расстройства.

 Под руководством Сандры Аренс (Sandra Ahrens) исследователи провели два эксперимента на генно-модифицированных мышах. В первом, открытом поле, животных поместили на круглую площадку, поделенную на сектора. Учёные следили, как мыши исследовали местность в течение первых минут эксперимента, а затем начинали либо тревожиться – не двигаться с места или прижиматься к борту поля, либо исследовать поле, что говорило об их стрессоустойчивости. Второе испытание ученые провели с помощью приподнятого крестообразного лабиринта, в котором два рукава из четырех закрыты стенками, а сам он находится на расстоянии одного метра от пола. Животное помещали в середину лабиринта и следили за изменением его поведения. Из-за страха падения некоторые мыши предпочитали находится в закрытых рукавах, а другие бегали по лабиринту и исследовали пространство.

В результате грызуны с нокаутным геном Erbb4 показали себя более тревожными по сравнению с остальными мышами: в крестообразном лабиринте они провели в четыре раза больше времени в закрытых отсеках.

Вторая часть эксперимента заключалась во внедрении животным в область экспрессии SOM+-нейронов каналродопсина – светочувствительного рецептора, который при встраивании в мембрану клетки активирует ее под действием света определенной длины волны — 470 нм (подробнее о методе оптогенетики читайте в нашей статье). С такими мышами провели анологичные испытания, где также выявили у них повышенную тревожность.

По мнению авторов, такие результаты характеризуют функции SOM+-нейронов в средней части миндалевидного тела в здоровом мозге: их активация приводит к снижению работы прилежащих отделов посредством ГАМК-эргической системы. В случае генномодифицированных мышей и животных со встроенным каналродопсином произошло повышение синтеза денорфина – опиоидного пептида, что привело к ингибированию и повышению тревоги, считают ученые.


Текст: Екатерина Заикина

A central extended amygdala circuit that modulates anxiety

By Sandra Ahrens, Melody Wu, Alessandro Furlan, Ga-Ram Hwang, Raehum Paik, Haohong Li, Mario A. Penzo, Jessica Tollkuhn and Bo Li

DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0705-18.2018

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Нейросеть заподозрит аутизм при помощи смартфона

Научная группа из Университета Дьюка (психиатры, педиатры, нейроученые и компьюерщики) опубликовала в журнале  npj Digital Medicine резульаты годового тестирования мобильного приложения для скрининга аутизма.

Credit: Duke University


Приложение для iPhone  и iPad было создано и выложено на App Store в 2016 году. Исследовательская программа получила название Autism and Beyond. Вообще, надо сказать, когда в 2015 году впервые сообщалось об этой программе, говорили, что начало работ было оплачено Управлением военно-морских исследований США (Office of Naval Research): военные надеялись научиться диагностировать у участников боевых действий посттравматическое стрессовое расстройство и черепно-мозговые травмы, однако в качестве «побочного» плода разработок появилось гражданское приложение, гораздо более важное: ведь расстройство аутистического спектра сейчас диагностируется у одного американского ребенка из 68.

Идея проста: сначала родители проводят 20-минутное анкетирование, по которому можно заподозрить расстройство аутистического спектра у ребенка. А затем родители показывают своему ребенку специальное видео на экране мобильного устройства, на котором всего несколько минут показывают разные фрагменты: мыльные пузыри и прочее. Одновременно фронтальная камера снимает лицо ребенка, а нейросеть строит мимическую модель лица из точек (своеобразный граф), отслеживая эмоциональную реакцию на ключевые моменты видео.

Принцип работы приложения. Как видно из скриншотов, приложение на каждом экране предлагает родителям присоединиться к исследованию


Например, на появление радужных пузырей ребенок должен улыбнуться, где-то испугаться и так далее. После чего приложение загружает видео реакций на сервер, а дальше программа может предположить наличие у ребенка расстройства аутистического спектра и направить семью к специалисту.

Как сообщается в статье, за год исследования было зарегистрировано около 10 000 скачиваний приложения, в результате чего 1756 семей с детьми в возрасте от 12 до 72 месяцев заполнило анкеты и провело 5618 скринингов, загрузив на сервер 4441 видео с мимическими реакциями ребенка. По словам исследователей, пригодными для изучения оказались 87,6 % видео.

Автоматическое кодирование и валидирование эмоций


Как оказалось, результаты, которые выдает нейросеть, вполне коррелируют с данными анкетирования, а, значит, впервые дают психологам возможность масштабирования скрининга расстройств аутистического спектра, который раньше был возможен только в клинических условиях.


Текст: Алексей Паевский

Automatic emotion and attention analysis of young children at home: a ResearchKit autism feasibility study

Helen L. Egger, Geraldine Dawson, Jordan Hashemi, Kimberly L. H. Carpenter, Steven Espinosa, Kathleen Campbell, Samuel Brotkin, Jana Schaich-Borg, Qiang Qiu, Mariano Tepper, Jeffrey P. Baker, Richard A. Bloomfield Jr. & Guillermo Sapiro

npj Digital Medicinevolume 1, Article number: 20 (2018)
doi:10.1038/s41746-018-0024-6

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram