A melancholy machine: simulated synapse loss induces depression-like behaviors in deep reinforcement learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Deep Reinforcement Learning is a branch of artificial intelligence that uses artificial neural networks to model reward-based learning as it occurs in biological agents. Here we modify a Deep Reinforcement Learning approach by imposing a suppressive effect on the connections between neurons in the artificial network - simulating the effect of dendritic spine loss as observed in major depressive disorder (MDD). Surprisingly, this simulated spine loss is sufficient to induce a variety of MDD-like behaviors in the artificially intelligent agent, including anhedonia, increased temporal discounting, avoidance, and an altered exploration/exploitation balance. Furthermore, simulating alternative and longstanding reward-processing-centric conceptions of MDD (dysfunction of the dopamine system, altered reward discounting, context-dependent learning rates, increased exploration) does not produce the same range of MDD-like behaviors. These results support a conceptual model of MDD as a reduction of brain connectivity (and thus information-processing capacity) rather than an imbalance in monoamines - though the computational model suggests a possible explanation for the dysfunction of dopamine systems in MDD. Reversing the spine-loss effect in our computational MDD model can lead to rescue of rewarding behavior under some conditions. This supports the search for treatments that increase plasticity and synaptogenesis, and the model suggests some implications for their effective administration. Significance statement Simulating dendritic spine loss in a deep reinforcement learning agent causes the agent to exhibit a surprising range of depression-like behaviors. Simulating spine restoration allows rewarding behavior to be re-learned. This computational model sees Major Depressive Disorder as a reversible loss of brain capacity, providing some insights on pathology and treatment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».