Международная группа исследователей разработала вычислительную модель, имитирующую семантическую деменцию. Нейронная сеть моделирует процессы в областях мозга, которые наиболее важны для языковой функции. Модель показывает, что мозг больных сначала забывает смысл слов, обозначающих предметы, а затем — обозначающих действия. Анализ заболевания поможет в поисках лечения.
Семантическая деменция — тяжелое нейродегенеративное заболевание, при котором человек постепенно утрачивает способность понимать смысл слов. Чтобы помогать пациентам, а в перспективе предотвращать тяжелое течение ззаболевания, врачам и ученым нужно понимать природу заболевания и его нейрональные механизмы. Но для процессов связанных с речью в природе отсутствуют модели для анализа.
Исследователи создали компьютерную модель мозга, которая максимально точно имитирует языковую функцию, исходя из биологического представления о том, какие зоны мозга участвуют в языковых процессах и как они связаны между собой. Модель научили узнавать и понимать различные слова, а затем на ней стали имитировать различные повреждения мозговых тканей, чтобы посмотреть, что происходит с мозгом при развитии семантической деменции.
Чтобы понять, что происходит на разных этапах заболевания, модели наносили «травмы» различной степени тяжести: сначала легкие повреждения, имитирующие раннюю стадию деменции, затем более сильные. При этом эксперимент запускали в двух вариантах, имитируя повреждения в сером и в белом веществе.
Результаты подтвердили данные клинических исследований, что при семантической деменции происходит деградация тканей в различных областях мозга, причем не только в зонах, ключевых для понимания речи, но и в тех, которые отвечают за двигательную активность и восприятие объектов. Модель показала, что разрушения могут затрагивать как серое вещество, так и проводящие пути, причем в последнем случае это приводит к более серьезным проблемам.
Мы увидели, что более серьезные нарушения происходят именно при повреждении связей между различными участками мозга. А кроме того, мы убедились, что слова, связанные с объектами, то есть существительные, выпадают из лексикона быстрее, чем обозначающие действия, то есть глаголы.
Эти результаты подсказывают нам, в какую сторону смотреть при работе с пациентами, чтобы сделать шаг в направлении лучшей диагностики и лечения семантической деменции.
Юрий Штыров, ведущий научный сотрудник Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ, соавтор исследования
