Может ли алгоритм вычислить наличие сознания?

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) выяснили, что соперничество между двумя агентами искусственного интеллекта помогает понять физиологические основы сознания. Как сообщает Science.org, новая методика позволила найти неочевидные паттерны мозговой активности у пациентов в коме, вегетативном состоянии и при других нарушениях.

Битва черного ящика и стеклянного мозга

Для эксперимента ученые создали две нейросети. Первая модель — «черный ящик» — была обучена отличать сознание от бессознательного состояния. Для этого в нее загрузили 680 тысяч фрагментов электроэнцефалограмм (ЭЭГ) животных и людей. Вторая модель — «стеклянный мозг» — представляла собой биологически достоверную симуляцию человеческого мозга.

Задача второй модели заключалась в том, чтобы менять доступные параметры и генерировать данные ЭЭГ, способные обмануть «черный ящик», выдавая их за реальные записи. После того как симуляция успешно обманывала первую модель, исследователи анализировали, какие именно настройки позволили синтезировать достоверную ЭЭГ бессознательного состояния.

Скрытые механизмы комы

Результаты эксперимента подтвердили большинство существующих гипотез о поведении мозга при потери сознания, но выявили два ранее неизвестных фактора. Во-первых, обнаружилась специфическая роль внешней части бледного шара — структуры в составе базальных ганглиев. Выяснилось, что чем слабее связь между этой областью и полосатым телом, тем выше вероятность погружения в бессознательное состояние. Это открытие позже подтвердилось клиническими снимками пациентов с нарушениями сознания.

Во-вторых, ИИ показал, что в бессознательном состоянии усиливается связь между тормозными нейронами, которые ограничивают активность других клеток. Этот вывод ученые успешно проверили и подтвердили, изучив образцы тканей людей, скончавшихся в состоянии комы.

Стимуляция ради пробуждения

Проанализировав параметры, ИИ спрогнозировал, что глубокая стимуляция субталамического ядра способна вывести человека из бессознательного состояния. Ранее в клинической практике эта процедура для вывода пациентов из комы не применялась. Субталамическое ядро, расположенное на стыке среднего мозга и диэнцефалона, участвует в регуляции двигательной активности и может играть роль в механизмах сознания.

По данным Science.org, авторы проверили гипотезу на ретроспективных данных ЭЭГ здоровых пациентов, которым ранее имплантировали стимуляторы для лечения спазмов мышц шеи. После стимуляции субталамического ядра нейросеть зафиксировала у них заметное повышение оценки уровня сознания. В настоящее время команда исследователей готовится к проведению клинических испытаний нового метода на пациентах в коме. Авторы полагают, что аналогичный подход с дуэлью алгоритмов может эффективно применяться для изучения депрессии и других психиатрических расстройств. Исследования показывают, что стимуляция глубоких структур мозга, таких как таламус, может способствовать восстановлению сознания у пациентов с его нарушениями.