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2017.2.22 每日早知道

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浏览:- 发布日期:2017-02-22 08:33:55【

周三

Science:重大突破!利用人工智能鼻子预测分子的气味
在你看到一种颜色之前,你能够仅根据光的波长预测它。音乐无需亲耳听见而能够仅根据乐谱上的音符加以理解。但是气味不是这样的。辨别一种东西闻起来像是玫瑰味、松脂味、汽油味还是海风般清新的唯一方法是闻它。

一项新的研究让我们的最为神秘的嗅觉变得更加可预测一些。由美国洛克菲勒大学的研究人员启动的一个项目利用众包策略设计出一种数学模型,这种模型能够预测一种分子产生的气味。相关研究结果于2017年2月20日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Predicting human olfactory perception from chemical features of odor molecules”。

论文共同作者、洛克菲勒大学神经遗传学与行为实验室主任Leslie Vosshall教授说,“这是一个持续了几个世纪的问题。人们试图利用多种不同的方法解决它,正如当售货员问‘你喜欢花香味的东西吗?’或‘你喜欢麝香味的东西吗?’时,你在百货商店的香水厅里看到的那样。”

她补充道,“我们并没有完全解决这个如何根据分子的化学性质预测它的气味的问题,但是这是给出一种解释的目标上走得最远的。”

好气味,坏气味和无味
在这项新的研究中,Vosshall研究了人类和昆虫的气味感知(odor perception)。作为这项研究的一部分,她和来自她的实验室的研究员Andreas Keller着手探究分子和它们产生的气味之间存在的关联。

为了获得他们需要的数据,他们要求49名志愿者闻一闻一组精心挑选的分子,每种分子装在一个小瓶子里。可能存在的气味数量几乎是无止境的---尽管人类感知光线和声音的限制是大家熟知的,但是还没有为气味建立这样的边界。因此,在探究我们的嗅觉的全部范围的努力中,Keller收集了476种不同的分子,它们中的很多分子之前从没有在嗅觉研究中接受过测试。

他挑选了熟悉的芳香气味,如香草醛的甜美温和气息,以及甲硫基丁酸的臭气。甲硫基丁酸是一种令人厌恶的分子。他也挑选了嗅闻者不能够识别的分子,如2-异丙基苯酚(2-isopropylphenol),甚至那些被认为是无味的分子,如水和甘油。这49名志愿者给每种分子进行评分,评分的依据是他们发现它的气味如何强烈,发现它的气味如何令人愉悦,以及它多大程度上产生大蒜味、花香、尿骚味和16种其他的气味属性。

总之,这项研究产生100万多个数据点。这些研究人员随后寻求将这些气味感知信息与200万多个描述这些气味分子化学特征(如它们含有的硫原子数量)的额外数据点相关联在一起。它利用众人的智慧解决这个问题。

众人的智慧
来自全世界的研究机构和公司的22个精通计算的志愿者团队参加DREAM嗅觉预测挑战(DREAM Olfaction Prediction Challenge)。这种DREAM挑战是由美国IBM公司托马斯-沃森研究中心主任Pablo Meyer组织的。利用Vosshall和Keller的气味评分,即迄今为止收集到的最大的数据集之一,这些团队设计出能够“学着”依据一种分子的化学特征预测它的气味属性的算法。

最好的解决方法并没有出现在任何单个模型中。为了利用众人的智慧,DREAM挑战通常将每个人提交的模型合并到一个综合模型(aggregate model)中。这个综合模型经常要比任何单个模型更加强大。

Meyer说,“DREAM挑战要比正常的研究项目更像是聚会中棒打彩饰陶罐(hit a pi?ata)。每个人挥摆棒子,即便你的算法(好比棒子)不能打破这个彩饰陶罐,但是你仍然为找到解决方法作出贡献。利用这种方法、一组健壮的数据和一些运气,我们能够破解这个特别困难的问题。”

填补空白
在DREAM挑战结束时,这些研究人员利用他们拥有的对69种分子的评分测试了这种综合模型的性能。将气味属性与分子匹配在一起的完美分数是1.0;这种综合模型得分为0.83,显著好于之前为解决这个问题作出的任何尝试。

这种综合模型能够最容易预测的气味是大蒜味和鱼腥味,这很可能是因为当对气味进行评分时,这些嗅闻者对如何使用它们达成共识。Vosshall说,其他的属性,如寒性或酸性,更是充满挑战性,这很可能是因为这些属性对气味意味着什么并没有取得多大的共识。

尽管这种气味预测模型迄今为止并不完美,但是它为寻找高效地配制玫瑰香味等气味的方法的香水化学家开辟了新的可能性。它也为气味感知的非常复杂的生物学特征提供新的认识。没有人充分地理解当气味分子飘进鼻子,转化为传送到大脑中的电信号时,到底发生了什么。

Vosshall说,“一旦你能够将分子化学结构输入与它的气味输出关联在一起,你就能够开始确定在这种转化期间,可能发生了什么。这种模型是朝这个目标上迈出的一个重要的初始步骤。”(生物谷 Bioon.com)


你是否会经常怀疑自己生病?可能你已经患上了疑病症!
在某种情况下很多人都会担心自己的身体健康,你或许会注意到身体的改变或一些新症状的出现,从而开始确信这是严重疾病的标志,当然我们的亲人或许会生病,而我们或许也会担心这种事情是否会发生在自己身上。

实际上,密切关心自己的健康对我们非常有帮助,而这种类型的关切或许也会刺激我们去寻找医生或者进行自我检查,比如检查自己的背痛情况,及时抹防晒霜来预防皮肤癌、合理饮食、锻炼或者喝足够的水。通常情况下我们可能会担心自己的健康是短暂的,而且在很多症状消失后健康就不复存在了,或者我们会收到来自医生“解除警报”的信号。

但对于某些人而言,其对自己正常的健康关心最终会导致其患上严重的心理健康问题,比如我们所熟知的臆想症或疑病症、健康焦虑症或者疾病焦虑障碍。因此我们是否知道这种健康关注是有益的还是有害的呢?而且我们应该去哪里寻求帮助呢?

什么是疾病焦虑障碍?
疾病焦虑障碍包括了对疾病的严重恐惧,其是被列入了最新版精神疾病诊断与统计手册(DSM-5,Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders)中的一种新型精神障碍;疾病焦虑障碍代替了DSM此前版本中对疑病症有争议的诊断,这种新的疾病标签指的是个体严重的健康焦虑,其能够更好地反映个体关于疾病的实际焦虑状况。

我们如何知道自己是否患上了疾病焦虑障碍呢?

类似于任何心理健康问题,回答以下问题就能够判断是否我们的焦虑会演变成为一种问题:

1、个体的焦虑是否会持续很长时间,经常发生而且难以控制?
2、其是否会超出实际危险或身体状况严重性的比例?
3、其是否会影响到我们的正常生活以及与人相处?

你是否在谷歌上进行过搜索来检查机体的疾病迹象和症状?你是否因为害怕生病,而对自己所吃的东西以及在哪里吃的非常在意?你是否会经常向朋友、爱人或者专业健康保健医生寻求帮助或安慰?或者你是否会花费一些时间来思考自己的健康状况等?这些事情并非必然是任何不寻常事情的标记,但如果这些事情经常发生或者已经开始影响生活质量,那么我们或许就要开始注意,并且及时寻求帮助和支持了。

疾病焦虑非常常见
此前研究人员对澳大利亚人群进行的一项研究报告就发现,5.7%的人群都表示,疾病焦虑会在其一生的某个时候对其带来困扰,受影响的总人数超过了100万。疾病焦虑会对个体带来极大的负担,同时由于个人过度的健康开支还会对整个社会带来负担。目前很少有群体会注意到疾病焦虑症的存在,而且这种疾病通常会被误诊为人格特质的问题,而不会把其认为是一种能够进行治疗的疾病。

疾病焦虑存在很多形式
人们担心的疾病往往不同,大脑中解释机体所发生事情的创新性方式往往让人非常着迷,同时研究者们也很难处理一些让患者非常虚弱的疾病;尽管进行了重复性的确认和阴性结果的检测,有些人还是会很担心自己是否会患上癌症、心脏缺陷、HIV或者其它性传播疾病,其它人则非常焦虑其会患上神经性疾病以及痴呆症,有些人则认为自己会被寄生虫感染、患上精神疾病甚至感染埃博拉病毒。

很多疾病焦虑的患者通常都会寻求健康帮助,相比一般人群而言,焦虑焦虑的个体使用健康服务的比率也比较高,但人们往往会避免进行一些健康帮助,因为他们非常担心别人会发现他们生病了。

能够从哪里寻求帮助?
利用认知行为疗法(cognitive behavioural therapy,CBT)通常可以成功治疗个体对疾病的焦虑,这种疗法能够教授给个体思考和行为的新方法,在疗法中研究人员就会告诉个体如何有效识别疾病焦虑的症状,以及如何采取有效的策略来克服机体的这些想法、担忧以及无益的行为,比如一些过度但会适得其反的身体检查,在较长的时间范围内,这些行为往往会使得个体的疾病焦虑症状变得恶化。

而认知行为疗法的目的就是为患者带走所有焦虑,同时帮其回归正常健康的生活,同时不让疾病的恐惧笼罩在他们的生活中。如果患者考虑认知行为疗法的话,首先第一步就是去寻找信任的医生进行一般的健康检查来排除严重疾病。

同时患者也可以在专业的焦虑诊所或者寻找有经验的心理学家来面对面进行行为认知疗法,最近有研究就表明,自助疗法以及在线治疗或许在治疗个体疾病焦虑上也能够取得较好的结果,目前在澳大利亚已经有一些自助疗法的资源和综合在线行为认知疗法的程序了。(生物谷Bioon.com)

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