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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
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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. |
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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
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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.
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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.
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