Rays Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Qrafik strukturunun təhlili. Mənbə: PNAS Nexus (2026). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag134

ABŞ-da 70 milyondan çox insan eşitmə itkisindən əziyyət çəkir və Qabaqcıl Tədqiqat Layihələri Səhiyyə Agentliyinin məlumatına görə, yaşla əlaqəli eşitmə itkisi yaşlı yetkinlərdə ikinci ən çox yayılmış sağlamlıq problemidir. Bununla belə, alimlər hələ də daxili qulaqda minlərlə ixtisaslaşmış sensor hüceyrəsi ilə əhatə olunmuş incə, spiral formalı boşluq olan kokleanın mənalı səsləri fon səs-küyündən ayırmaq üçün lazım olan siqnal emalını necə yerinə yetirdiyini tam başa düşmürlər.

Bu bilik boşluğunun doldurulması, eşitmənin yaşla pisləşdiyi zaman baş verənlərə işıq sala bilər və eşitmə itkisi olan insanlar üçün daha yaxşı köməkçi texnologiyaların mümkün olmasına səbəb ola bilər. Rays Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən PNAS Nexus jurnalında dərc edilmiş bir araşdırma , ilbizin daxil olan səsi qrafik siqnal emalından istifadə edərək necə emal etdiyini modelləşdirməyin yeni bir yolunu təqdim edir.

Kokleanın şəbəkə kimi modelləşdirilməsi

Ənənəvi olaraq, kokleanın necə işlədiyini öyrənmək üçün tədqiqatçılar ümumi koklear reaksiyasını vahid nöqtələr şəbəkəsinə xəritələşdirməyi əhatə edən klassik siqnal emalından istifadə ediblər, burada hər bir nöqtə fərdi sensor hüceyrələrin fərqli reaksiyalarını təcrid edir və izləyir. Bunun əksinə olaraq, Rays tədqiqatçılarının GSP əsaslı metodu bu vahid şəbəkəni kokleanın təbii spiral düzülüşü ətrafında qurulmuş bir qrafiklə əvəz edir.

“Klassik siqnal emalı adətən xətlər və şəbəkələr kimi adi sahələr üçün qurulur”, – deyə Rice-də Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi üzrə dosent və tədqiqatın həmmüəllifi Santiago Segarra bildirib. “Qrafik siqnal emalı bizə bu fərziyyədən kənara çıxmağa və bioloji sistemlər üçün daha uyğun olan nizamsız şəbəkələrdə dəstəklənən məlumatları öyrənməyə imkan verir.”

Tədqiqat ideyası, Segarranın beyin fırtınası sessiyası zamanı Rays biomühəndisi Robert Rafaelə GSP nəzəriyyəsini izah etməsi ilə ortaya çıxdı.

Raysın Biomühəndislik kafedrasının dosenti və tədqiqatın həmmüəllifi Rafael dedi: “İntuisiyam mənə qışqırırdı ki, ‘ilbiz bu cür işləyir’.”

Riyazi mənada qrafik, əlaqələrlə birləşdirilmiş düyünlər toplusudur. Qrafik əsaslı metodlar nevrologiyada getdikcə daha çox təsir gücünə malikdir, çünki beyin funksiyası yalnız fərdi neyronlardan (düyünlərdən) deyil, həm də əlaqə nümunələrindən (əlaqələrdən) asılı olan bir şəbəkə kimi təsvir edilə bilər.

Eynilə, qrafik əsaslı modelləşdirmə çərçivəsi kokleanı şəbəkə kimi qəbul edir. Bu ideyanı gerçəkləşdirmək üçün o zaman Rafael laboratoriyasında postdoktorluq edən Melia Bonomo, insan kokleasının üçölçülü rekonstruksiyasına xəritələşdirilmiş minlərlə koklear tük hüceyrəsinin reaksiyasını simulyasiya etdi.

“Çərçivəmiz, klassik siqnal emalı ilə mümkün olmayan duyğu hüceyrələri arasındakı ümumi funksional əlaqələri öyrənmək üçün bir vasitə təqdim edir”, hazırda Rays Universitetinin Fizika və Astronomiya kafedrasında mühazirəçi olan Bonomo dedi.

Səs-küyü süzgəcdən keçirən bir mesh

Qabaqcıl riyaziyyat və maşın öyrənməsindən istifadə edərək, komanda spiral struktur boyunca qovşaqları modullara birləşdirən daha geniş funksional əlaqələri müəyyən edə bildi. Birlikdə fərqli modullar tor şəkilli bir şəbəkə əmələ gətirir. Testlər nəticəsində kokleanın GSP Cochlea adlanan tor şəbəkə modelinin, səs-küydəki siqnalları aşkar etmək kimi müxtəlif informasiya emalı ölçülərində digər modellərə nisbətən daha yaxşı nəticə göstərdiyi aşkar edildi.

Rafael dedi: “Silkələyin etməli olduğu fövqəladə şeylərdən biri siqnalları səs-küydən ayırmaqdır. Model GSP-nin siqnal aşkarlamasının üstün bir üsulu olduğunu göstərəndə, bu, məni GSP-nin güclü bir vasitədən daha artıq olduğuna inandırdı: Çox güman ki, ilkələyin təkamül yolu ilə etdiyi şey də elə budur.”

Başqa sözlə, tədqiqat göstərir ki, koklea səs məlumatlarının beyinə çatmasından əvvəl şəbəkəyə bənzər şəkildə strukturlaşdırılmasında rol oynayır.

GSP Cochlea, çoxsaylı eşitmə stimullarına verilən cavabları tək bir vizuallaşdırmada birləşdirərək insan səs qavrayışını vahid şəkildə öyrənməyi asanlaşdırır.

Şəbəkənin pozulması nəticəsində eşitmə itkisi

Bu, həmçinin eşitmə itkisi haqqında yeni bir düşüncə tərzi açır: Komanda 200-dən çox xəstədən eşitmə itkisi məlumatlarından istifadə edərək koklear qrafiklər yaratdı və eşitmə itkisinin pisləşməsinin yalnız müəyyən səs tezliklərinə qarşı həssaslığın azalması ilə deyil, şəbəkə təşkilatının pozulması ilə əlaqəli olduğunu aşkar etdi.

Rafael bildirib ki, “Eşitmə cihazları xəstənin audioqramına, eşitmə itkisinin standart klinik ölçüsünə əsasən tənzimlənir. Hazırda eşitmə cihazının funksiyası audioqramın qüsurlu kimi qeyd etdiyi tezlikləri gücləndirməkdir. Lakin bu, sistemin modulluğunun dəyişdiyini nəzərə almır.”

Bu, GSP Cochlea-nın eşitmə cihazları və koklear implantlar üçün fərdiləşdirilmiş cihaz parametrlərini inkişaf etdirmək üçün tətbiq oluna biləcəyini göstərir.

Rafael bu yanaşmanı eşitmə yolundakı daha yüksək səviyyələrə, xüsusən də eşitmə korteksinə tətbiq etməyə can atır.

Rafael dedi: “Bu iş eşitmə prosesləri haqqında düşüncə tərzimizdə bir paradiqma dəyişikliyini göstərir. Bu, qavrayışın neyron əsasları üzərində tədqiqatlar üçün yeni yollar açır və nəticədə eşitmə beyin-kompüter interfeyslərini necə qurduğumuza təsir göstərə bilər.”

Nəşr detalları

Melia E Bonomo və digərləri, GSP Cochlea: Səs kodlaşdırmasını öyrənmək üçün qrafik siqnal emalı yanaşması, PNAS Nexus (2026). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag134

Jurnal məlumatı: PNAS Nexus 

Əsas anlayışlar

hominoidlərNeyrologiya, neyron hesablama və süni intellektBioloji şəbəkələrŞəbəkələr və təsadüfi strukturlarŞəbəkə Modelləri

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Stefani Baum

The New School-dan TESOL üzrə magistr dərəcəsi. Dil öyrənməyə və biologiya və kosmik tədqiqatlarla bağlı elmi xəbərləri redaktə etməyə həvəslidir. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan səyahətlər. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın

Duyğu hüceyrələrinin misli görünməmiş 3D görüntüləri eşitmə tədqiqatlarını sürətləndirir