Виртуальный голожаберный ASIMOV оказался склонен к «наркотической» зависимости

Модель простой нервной системы ASIMOV, построенная на данных о строении и поведении голожаберного моллюска Pleurobranchaea californica, оказалась способна к формированию зависимостей, аналогичных наркотическим, сообщается в Scientific Reports. Когда виртуальному моллюску несколько раз предоставляли выбор из стимулов трех типов, один из которых имел гораздо большую ценность, чем остальные, он в какой-то момент переставал воспринимать другие альтернативы. Со временем ASIMOV привыкал к эффектам этого «наркотика». Кроме того, он демонстрировал признаки абстинентного синдрома, когда сверхценный стимул на некоторое время убирали.

Эксперименты на простых нервных системах брюхоногих моллюсков, насекомых и круглых червей показали, какой минимальный набор нейронов и отношений между ними необходим, чтобы организм принимал решения приближаться к стимулу или избегать его. Нужны органы чувств, которые смогут воспринять этот стимул, структуры, оценивающие выгоду от встречи с ним, и элементы памяти, чтобы соотносить новую информацию о стимуле с той, что о нем уже имеется. Такие системы уже моделировали in silico, к примеру, в 2018 году. Тогда модель Cyberslug, разработанная нейробиологами из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, выбирала, нападать ей на виртуальную добычу или нет, исходя из чувства голода, а также вкусовой ценности объекта и опасности, которая от него исходит (добыча может быть ядовитой).

Теперь сотрудники того же института во главе с Екатериной Грибковой (Ekaterina Gribkova) представили новую версию модели. На сей раз ее назвали ASIMOV в честь биохимика и писателя Айзека Азимова, который сформулировал законы робототехники (принципы поведения роботов в своих фантастических произведениях). Кроме того, ASIMOV — сокращение от Algorithm of Selectivity by Incentive, Motivation and Optimized Valuation (алгоритм выбора на основе поощрения, мотивации и оптимизированной оценки). Отличие ASIMOV от Cyberslug в том, что у первого есть еще «центр привыкания», который снижает воспринимаемое вознаграждение от стимула, если тот предъявлять долго и часто.

ASIMOV предъявляли три типа стимулов: Hermi, Flab и Drug. По свойствам первые два походили на реальную добычу прототипа системы — Pleurobranchaea californica. Оба они вызывали насыщение, но Flab также был ядовит и мог причинить боль, так что его модель использовала только при сильном голоде. Стимул Drug не нес питательной ценности и отравлял виртуального моллюска, но его запах (у каждого стимула был такой параметр) для ASIMOV сделали наиболее привлекательным. Его присутствие быстро и сильно активировало «центр удовольствия» симуляции.

После того как все стимулы несколько раз представили по отдельности, их начали комбинировать, и через несколько повторений ASIMOV развивал зависимость от стимула Drug: какое-то время употреблял только его, даже несмотря на то, что насыщение не наступало, зато происходило отравление. Затем возникало привыкание, а при достижении высокого уровня удовлетворенности виртуальный моллюск на какое-то время переставал реагировать на какие бы то ни было стимулы.

Если Drug временно прекращали предъявлять, ASIMOV ел сначала безвредных Hermi, а потом ядовитых Flab. Однако по мере насыщения рос уровень удовлетворенности, это повышало тягу к Drug, и при возвращении этого стимула на новом витке виртуальный моллюск еще больше предпочитал этот стимул и еще дольше «терпел» интоксикацию.

Развитие зависимости от Drug у ASIMOV и реакция на пропажу этого стимула сходны с тем, что можно наблюдать в реальных нервных системах, когда животное периодически подвергается действию наркотиков. Стоит отметить, что главное условие для аддикции выполнили заранее: стимулу Drug присвоили особо высокую ценность, выше, чем пищевым стимулам. Поэтому результат нельзя назвать крайне неожиданным. Система в первую очередь подходит для образовательных и демонстрационных целей. Авторы отмечают, что ASIMOV можно настраивать в широких пределах, и надеются, что позже получится смоделировать более сложные ситуации на искусственных нервных системах с большим числом деталей.

Изучение механизмов формирования зависимостей и избавления от них — крайне популярная тема. Если говорить о реальных организмах, а не о симуляциях, большую часть исследований проводят на мышах и крысах. Мы писали, к примеру, что иглоукалывание снижает тягу к алкоголю у крыс, и что мышей можно отвлечь от поиска кокаина социальными стимулами. Есть работы и на людях. Так, в 2018 году генетики проанализировали данные о наркозависимых ВИЧ-положительных греках и британцах, больных гепатитом C, и на основе полученных данных предположили, что на предрасположенность к формированию зависимостей могут влиять эндогенные ретровирусы.

Светлана Ястребова