Нейробиологи Санкт-Петербургского государственного университета в сотрудничестве с IT-специалистами первыми в мире применили ИИ к анализу поведенческих ответов рыб зебраданио (рыбки данио-рерио) на распространенные психотропные препараты. Более того, им удалось научить ИИ определять, какие именно вещества использовались в эксперименте.
Пресноводные костные рыбы данио по популярности среди модельных организмов для исследований в биомедицине уступают только мышам. Среди причин этого — неприхотливость условий содержания, а также высокий процент их генетического сходства с человеком — около 70%. Кроме того, исследования на этом виде рыб в силу простоты устройства их нервной системы часто приводят к более наглядным и точным результатам, чем на более сложных организмах.
На этот раз во время экспериментов задействовали никотин, этанол, кофеин, кетамин и другие препараты. Каждое из них особым образом воздействует на центральную нервную систему рыбок и влияет на их локомоторные треки. В испытаниях задействовали модель нейронной сети, которая извлекает простые функции изображения (градиенты или линии), а затем объединяет их на следующем слое для получения более подробного изображения (например, формы). Каждый слой увеличивает сложность обрабатываемых данных, тем самым помогая выявлять сложные паттерны передвижения рыб, специфические для каждого препарата. Например, кетамин вызывает стереотипические циркулярные движения, а этанол — характерный дозозависимый переход от гиперактивности к седации.
С теоретической точки зрения результат эксперимента доказал принципиальную применимость ИИ к анализу воздействия психотропных препаратов на зебраданио. С практической — это открывает широкие возможности исследования новых нейротропных фармацевтических препаратов.
