تعیین سطح هوش کودکان با MRI؟!

آیا تصویربرداری MRI می‌تواند سطح هوش کودکان را تعیین کند؟

گروهی از پژوهشگران در مرکز علوم و مهندسی محاسبات و دادهSkoltech (CDISE) جایگاه چهارم را در رقابت بین‌المللی تعیین هوش بزرگسالان بر اساس تصاویر MRI کسب کردند. برای اولین بار، دانشمندان  Skoltech از روش‌های ترکیبی مبتنی بر شبکه سه بعدی یادگیری عمیق برای حل چالش پیش‌بینی استفاده کردند. نتایج آن‌ها در مجله Adolescent Brain Cognitive Development Neurocognitive Prediction منتشر شده است.

نویسنده: پریسا ایلون

در سال 2013، موسسه ملی سلامت آمریکا(NIH) اولین مطالعه جدی را در مورد مغز افراد بالغ انجام داد تا ببیند عادت‌ها و علایق نوجوانان، تکامل بعدی مغز آن‌ها را چطور تحت تاثیر قرار می‌دهد.

تصویربرداری MRI تکنیک متداولی است که برای تهیه تصاویر اندام‌ها و بافت‌های بدن انسان استفاده می‌شود. از این جهت، این سوال مطرح شد که آیا سطح هوش از روی تصاویر MRI قابل پیش‌بینی است؟ NIH دارای اطلاعات یازده هزار MRI ساختاری و عملکردی از کودکان بین سنین 9 تا 10 سال است.

دانشمندان در NIH، یک رقابت بین المللی تعبیه کردند و اطلاعات عظیم خود را برای نخستین بار در دسترس قرار دادند. از شرکت‌کنندگان خواسته شد یک مدل پیش‌بینی کننده طراحی کنند که بتواند تصاویر مغزی را تحلیل کند. به عنوان بخشی از رقابت، تیم Skoltech از شبکه عصبی برای پردازش تصاویر MRI استفاده کرد. برای این منظور، آن‌ها شبکه‌ای را طراحی کردند که می‌توانست مدل‌های ریاضیاتی متعددی را برای داده‌های مشابه استفاده کند و به این ترتیب دقت پیش بینی بالا می‌رفت. همچنین از روش ترکیبی جدیدی برای آنالیز داده MRI استفاده کردند.

در مطالعه اخیر، پژوهشگران Skoltech، به دنبال پیش‌بینی میزان هوش فرد بودند یا به عبارتی هوش سیال که نشان دهنده توانایی بیولوژیکی سیستم عصبی است و ارتباط کمی با میزان دانش و مهارت فرد دارد. به خصوص، پیش‌بینی آن‌ها در مورد هوش سیال و متغیر هدف، مستقل از سن، جنسیت، انداره مغز و یا نوع اسکنر MRI بود.

Ekaterina Kondratyeva. دانشجو دکترا توضیح می‌دهد:

تیم ما روش‌های یادگیری عمیق پردازنده بینایی در کامپیوتر برای تصاویر MRI طراحی می‌کند. در این مطالعه، ما از تعدادی کلاس‌بند در شبکه عصبی پیش‌بینی کننده سه بعدی استفاده کردیم: با این رویکرد فرد می‌تواند یک تصویر را به همان صورت که هست کلاسبندی کند بدون کاهش بعد آن و در نتیجه از دست دادن اطلاعات مهم.

نتایج این مطالعه ارتباط بین آناتومی مغز و هوش سیال را تعیین کرد. هرچند دقت پیش بینی هوش کمتر از حد عالی است اما مدل ایجاد شده در این مسابقه کمک خواهد کرد جنبه‌های مختلف رشد شناختی، اجتماعی، عاطفی و فیزیکی فرد بالغ روشن شود. این حوزه پژوهش قطعا ادامه خواهد داشت.

منبع