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Attualmente mi sto occupando dello studio dei modelli computazionali di alcuni disordini mentali, fra i quali la schizofrenia. Uno degli aspetti più affascinanti dei sistemi basati su reti neurali è quello di permettere allo sperimentatore di alterare i parametri di funzionamento delle unità artificiali, nonchè la connettività delle stesse, ed osservare come evolve il comportamento del sistema. Se il modello rispecchia nella sua struttura, nel suo funzionamento e nel suo comportamento "osservabile" (output) i dati fisiologici ottenibili con soggetti animali ed umani, allora è possibile che alterando i suoi componenti ed il suo funzionamento sia possibile studiare alcune patologie tipiche dei sistemi organici.

Lo studio delle patologie mentali è particolarmente difficoltoso. Spesso un dato disturbo viene associato ad un determinato deficit strutturale (ad esempio, una lesione cerebrale) o neurochimico (ad esempio, un eccesso o un difetto in un

certo neurotrasmettotore). Nonostante la mole imponente di dati di tutti i tipi che si sta accumulando sulle diverse alterazioni che sono presenti nei disturbi mentali, il quadro è tutt'altro che completo. Una delle maggiori difficoltà nel formulare una spiegazione causale del disturbo psichico risiede, a mio avviso, nel fatto che per poter spiegare che cosa non va in un dato sistema è necessario conoscere come lo stesso sistema funziona normalmente. Oppure, in altri termini, quali caratteritiche deve avere il sistema per poter funzionare correttamente ed assolvere allo scopo evolutivo per il quale si è sviluppato? Conoscere quindi quale e quanto neurotrasmettitore sia carente/in eccesso in una data patologia mentale, ad esempio la schizofrenia, non permette di capire il motivo per il quale 1) un sistema efficiente diviene inefficiente e 2) se esistono delle ragioni specifiche per le quali tali patologie hanno una distribuzione così regolare nella popolazione. La schizofrenia, ad esempio, ha un'incidenza sulla popolazione mondiale pressochè costante, indipendente dalla zona geografica, dalla razza, dalla condizione sociale, ecc... La ricerca che sto portando a termine si propone di attaccare il problema da un punto di vista computazionale:

1) Quali sono le caratteritiche necessarie ad un sistema basato su una rete neurale artificiale per adattarsi efficacemente ad un ambiente, interagendo con esso in "tempo reale"? Da una prima analisi emerge la necessità per un siffatto sistema di disporre di una serie di unità artificiali che, per le loro caratteritiche di funzionamento, possono essere assimilabili ad alcune strutture nervose biologiche presenti nel sistema nervoso animale. Eiste quindi una necessità computazionale che ha spinto allo sviluppo di strutture "emozionali" all'interno di una rete neurale artificiale. Reti neurali artificiali e biologiche  
2) Perturbano il funzionamento di queste unità è possibile osservare che il comportamento della rete varia in un modo caratteristico. Alcune di queste variazioni possono essere qualitativamente assimilate ad alcuni dei disturbi presenti in stati alterati del pensiero e dell'umore.

3) Alcuni disturbi mentali, fra i quali la schizofrenia, presentano una forte componente genetica. Per quale motivo i geni responsabili di questa malattia sono sopravvissuti all'evoluzione naturale, nonostante il fatto che la schizofrenia presenti degli evidenti svantaggi di carattere evolutivo? La risposta può ancora una volta provenire dallo studio dei modelli computazionali. In alcune ricerche recenti è stato riscontrato che lesionando delle reti neurali molto semplici, in particolare mimando alcune lesioni microscopiche riscontrate nel cervello di pazienti affetti da schizofrenia, è possibile ottenere un miglioramento della prestazione della rete. Questo paradossale migioramento della prestazione si verifica fino ad un certo "livello" di lesioni: quando queste sono troppo numerose, la prestazione della rete

Un quadro dipinto da un paziente affetto da schizofrenia

inizia a decadere e la stessa presenta un comportamento bizzarro. Queste risposte sono assimilabili ad allucinazioni: la rete fornisce una risposta anche in assenza di stimoli, e la sua prestazione decade drasticamente. Anche se questi studi sono solo all'inizio, è possibile ipotizzare che la schizofrenia possa essere il "prezzo" che l'evoluzione fa pagare al sistema nervoso in cambio della ricerca di prestazioni migliori. Il fatto che la schizofrenia presenti una distribuzione così costante e l'osservazione aneddotica che spesso genialità e comportamento bizzarro coesistano suggerisce che questa ipotesi possa cogliere alcuni aspetti della patologia.

Reti neurali e mercati finanziari.

NEgli ultimi anni si e' assistito ad un'esplosione di interesse nell'applicazione di modelli computazionali, in particolare reti neurali ed algoritmi genetici, nell'ambito dei mercati finanziari. Uno dei miei interessi di ricerca consiste nello design di modelli ibridi (reti neurali ed algotirmi genetici) in grado di prevedere l'andamento di indici, azioni e cambi con un grado di precisione che sia superiore ai bemchmark di riferimento. Maggiori informazioni cliccando qui.

Clicca su "Risorse" per scaricare il formato elettronico di alcuni lavori.

 

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