Marcella La Cioppa Secondo un recente studio, l'intelligenza artificiale è in grado di individuare quando le scansioni cerebrali provengono da una donna oppure da un uomo. Una scoperta importante per cercare una soluzione a determinate condizioni neuropsichiatriche
Un recente studio condotto dai ricercatori della Stanford Medicine ha svelato un modello di intelligenza artificiale in grado di identificare con una precisione superiore al 90% se le scansioni dell’attività cerebrale provengono da una donna o da un uomo.
I risultati, recentemente pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, aiutano a risolvere una controversia a lungo termine sull’esistenza di differenze sessuali nel cervello umano, e suggeriscono che la comprensione di queste differenze potrebbe essere fondamentale per affrontare le condizioni neuropsichiatriche che colpiscono le donne e i bambini.
Una motivazione chiave per questo studio è che il sesso gioca un ruolo cruciale nello sviluppo del cervello umano, nell’invecchiamento e nella manifestazione di disturbi psichiatrici e neurologici. Identificare differenze sessuali coerenti e replicabili nel cervello adulto sano è un passo fondamentale verso una comprensione più profonda delle vulnerabilità specifiche del sesso nei disturbi psichiatrici e neurologici.
Gli “hotspot” che più hanno aiutato il modello a distinguere il cervello maschile da quello femminile includono la default mode network, un sistema cerebrale che ci aiuta a elaborare le informazioni autoreferenziali, e lo striato e la rete limbica, che sono coinvolti nell’apprendimento e nel modo in cui rispondiamo alle ricompense.
Scoprire le differenze cerebrali
La misura in cui il sesso di una persona influenza il modo in cui il suo cervello è organizzato e funziona è da tempo oggetto di controversia tra gli scienziati. Anche se sappiamo che i cromosomi sessuali con cui nasciamo aiutano a determinare il cocktail di ormoni a cui è esposto il nostro cervello – in particolare durante le prime fasi dello sviluppo, la pubertà e l’invecchiamento – i ricercatori hanno a lungo lottato per collegare il sesso alle differenze concrete nel cervello umano.
Le strutture cerebrali tendono ad apparire più o meno le stesse negli uomini e nelle donne, e anche le ricerche precedenti che esaminavano il modo in cui le regioni del cervello lavorano insieme non sono riuscite a fornire indicatori cerebrali coerenti del sesso.
Nel loro studio attuale, Menon e il suo team hanno sfruttato i recenti progressi nel campo dell’intelligenza artificiale, nonché l’accesso a più set di dati di grandi dimensioni, per perseguire un’analisi più potente di quella utilizzata in precedenza. Innanzitutto, hanno creato un modello di rete neurale profonda, che impara a classificare i dati di imaging del cervello: quando i ricercatori hanno mostrato le scansioni cerebrali al modello e gli hanno detto che stava guardando un cervello maschile o femminile, il modello ha iniziato a “notare” ciò che è sottile.
Questo modello ha dimostrato prestazioni superiori rispetto a quelli degli studi precedenti, in parte perché utilizzava una rete neurale profonda che analizza le scansioni MRI dinamiche. Questo approccio cattura l’intricata interazione tra le diverse regioni del cervello. Quando i ricercatori hanno testato il modello su circa 1.500 scansioni cerebrali, sono riusciti quasi sempre a capire se la scansione proveniva da una donna o da un uomo.
Il successo del modello suggerisce che le differenze sessuali esistono nel cervello, ma non sono state rilevate in modo affidabile prima. Il fatto che abbia funzionato così bene su diversi set di dati, comprese le scansioni cerebrali provenienti da più siti negli Stati Uniti e in Europa, rende i risultati particolarmente convincenti.
Questa è una prova molto forte del fatto che il sesso è un fattore determinante dell’organizzazione del cervello umano.
Il team si è poi chiesto se fosse possibile creare un altro modello in grado di prevedere il rendimento dei partecipanti in determinati compiti cognitivi sulla base di caratteristiche funzionali del cervello che differiscono tra donne e uomini. Hanno sviluppato modelli di abilità cognitive specifici per sesso: un modello prevedeva efficacemente le prestazioni cognitive negli uomini, ma non nelle donne, e un altro nelle donne ma non negli uomini. I risultati indicano che le caratteristiche funzionali del cervello che variano tra i sessi hanno implicazioni comportamentali significative.
I nostri modelli di intelligenza artificiale hanno un’applicabilità molto ampia. Un ricercatore potrebbe utilizzare i nostri modelli per cercare differenze cerebrali legate a disturbi dell’apprendimento o differenze nel funzionamento sociale, ad esempio – aspetti che desideriamo comprendere meglio per aiutare le persone ad adattarsi e a superare queste sfide.
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Fonte: PNAS
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