پیش‌ بینی رفتار از روی ساختار مغز تا چه حد شدنی است؟

ساختارمغزتا چه اندازه با صفات و ویژگی های روانی متفاوت مرتبط است؟ محققان بیمارستان عمومی ماساچوست توانسته اند با استفاده از یک روش جدید به ناممورفومتریسیتی(morphometricityy) به بررسی اختلالات ذهنی و رفتاری بپردازند. دکترمرت آر سابونجوو همکارانش نام مورفومتریسیتی را از عبارت <<تشریح نسبت تنوع فنوتیپی به واسطه ی ریخت شناسی ماکروسکوپی مغزی>> به دست آورده اند. به عبارت دیگر، میزانی از شباهت رفتاری در میان افراد با مغزهای مشابه، مورفومتریسیتی نام دارد. مورفومتریسیتی تا حدی شبیه به مفهوم وراثت در ژنتیک است.

نویسندگان این مقاله با استفاده از نرم افزارFreeSurferو تکنیک آماری مدل سازیاثرات ترکیبی خطی، به بررسی بیش از ۳۸۰۰ اسکن از ساختار مغز پرداختند. این ۳۸۰۰ اسکن مغزی از ۹ مطالعه ی دیگر استخراج شده بود. تحلیل سابونجو و همکارانش بر اساس محاسبه ی یک ماتریس همانی تشریحی (کالبدشکافی) (ASM) در مغز افراد انجام شد. ASM به معنی <<شباهت مورفولوژیکی سراسری میان گروهی از افراد در یک نمونه>> است. ASM ضرورتاً بیانگر چگونگی شباهت دو نفر به یکدیگر از نظر ساختار کلی مغز است. سابونجو در مرحله ی بعد دست به محاسبه ی مورفومتریسیتی هر مشخصه از طریق مقایسه ی شباهت ساختاری با شباهت رفتاری زد.

نتایج به دست آمده نشان داد که بیماریآلزایمربا یک مقدار تخمینی بین ۰.۹۴ تا ۱۰۰، کاملاً مورفومتریک است (مقادیر ممکن بین صفر تا ۱ است). شیزوفرنی نسبتاً مورفومتریک بوده (مقدار ۰.۵۵) و اوتیسم با عدد ۰.۳۸۸ به مقدار خیلی کم مورفومتریک است. بیماری پارکینسون به طرز شگفت انگیزی دارای مقدار مورفومتریک ۰.۲۰ است.

سایر ویژگی های غیر بیماری زا، نظیر بهره ی هوشی (IQ) و میزان علم و دانش نیز به شدت مورفومتریک بودند و ارقام بالای ۰.۸۰ را نشان دادند. در حقیقت IQ اندکی بیشتر از جنسیت مورفومتریک بود (بهره ی هوشی: ۰.۹۵، جنسیت: ۰.۹۳)، درحالی که سن با عدد ۱ کاملاً مورفومتریک به حساب می آمد.

نویسندگان مقاله به این نتیجه رسیدند:

در آستانه ی عصری از مجموعه ی داده ها در زمینه ی ویژگی ها و صفات شخصیتی در مقیاس وسیع در یک طیف فنوتیپی گسترده، مورفومتریسیتی در اولویت بندی و مشخص کردن فنوتیپ های رفتاری، شناختی و بالینی مبتنی بر ویژگی های عصبی تشریحی، حیاتی است. به علاوه، این چهارچوب ارائه شده در تشریح پایه ی عملکردی، مورفولوژیکی و مولکولی صفات مختلف ضروری و موثر خواهد بود.

سابونجو می گوید:

این یک مقاله ی مهم است؛ اما ما نباید در تفسیر مبالغه آمیز نتایج عجله کنیم. برای مثال، مورفومتریسیتی بالا که برای اختلالاتی چون اوتیسم و شیزوفرنی تخمین زده شده است و به صراحت به زیرلایه ی عصبی تشریحی این بیماری های بالینی اشاره می کند، نمی تواند یک نظر قطعی باشد.

برای مثال داده های شیزوفرنی در این مطالعه را در نظر بگیرید. اسکن های MRI به دست آمده از بستر داده ها،MCICنام دارند. مشکل این است که ۸۶ درصد از بیماران این مطالعه از داروهایآنتی سایکوتیک(ضد بیماری های روانی) استفاده می کنند که ممکن است بر ساختار مغز تأثیر خوب داشته باشد. ۲۹۹ درصد از بیماران شیزوفرنی نیز سابقه ی سوءمصرف مواد مخدر و الکل را داشته اند که می تواند بر مغز تأثیرگذار باشد. ازاین رو ما نمی توانیم بگوییم که مورفومتریسیتی بالای شیزوفرنی، به نوبه ی خود ناشی از این سندروم یا قرارگیری در معرض مواد مختلف بوده است. ما نباید این طور برداشت کنیم که مورفومتریسیتی بالا به معنی این است که ساختار مغز سبب یک رفتار به خصوص می شود.

نویسندگان این مقاله می گویند که محاسبه ی مورفومتریسیتی نیازمند اعتبارسنجی ضربدری که در یادگیری ماشینی برای اندازه گیری دقت پیش بینی به کار می رود، نیست. به این خاطر که متد آن ها از تمامی مجموعه ی داده ها برای ایجاد سازگاری در مدل و تخمین پارامترهای جزئی متغیر ناشناس بهره گرفته و مورفومتریسیتی به نوبه ی خود یک روش بدون تعصب و صادقانه است. ما ترجیح می دادیم که برخی از اعتبارسنجی ها با محاسبه ی مورفومتریسیتی یک رفتار به شکل تصادفی و یا تغییر (جایگشت) داده های آن ویژگی اجرا می شد.