圣彼得堡生物学家利用人工智能开发神经药物识别系统

斑马鱼作为一种常见的淡水观赏鱼，近年来成为测试药物的重要模式生物。由于其生理和遗传特性与人类相似，并且繁殖迅速、成本低廉，斑马鱼已被广泛应用于生物医学研究。与传统的实验鼠相比，斑马鱼的实验成本可以降低100到500倍，且在小型实验室中也能大规模饲养。因此，斑马鱼近年来常被用于医药研发。

系列研究成果已于Journal of Neuroscience Methods刊登

此外，这种鱼还可以培育出特定的品系，用于模拟各种人类疾病，从而研究不同疾病和个体特性下对药物的反应。由圣彼得堡国立大学转化生物医学研究所生物精神病学实验室主任阿兰·卡鲁耶夫（Alan Kaluev）领导的国际科研团队多年来一直致力于利用人工智能（AI）对这些模式生物进行研究。阿兰·卡鲁耶夫不仅是世界上引用率最高的科学家之一，也是俄罗斯引用率最高的神经生物学家。此前，圣彼得堡大学的神经生物学家与多名人工智能专家合作，率先在全球实现了利用人工智能分析斑马鱼对精神药物行为反应的突破。

在这项科学研究中，圣彼得堡大学的研究人员与俄罗斯多家科研和医疗机构，以及来自中国和巴西的同行密切合作，共同开发了一种全新且独特的平台。这一平台在分析斑马鱼对不同神经类药物引起的行为反应方面更加精准。团队还训练了人工智能系统，高精度地识别并预测药物的药理特性，其准确率超过80%，某些药物的准确率甚至达到100%。

圣彼得堡国立大学的生物学博士、首席科学家、俄罗斯科学院教授阿兰·卡鲁耶夫

科学家们用咖啡因、酒精、尼古丁和氟西汀（俗称“百忧解”，全球最流行的抗抑郁药）测试了这套系统。研究结果显示，不同的物质会引起模型动物不同的反应。例如，尼古丁会让斑马鱼沿着水箱边缘“表层游动”，这表明尼古丁具有降低焦虑的作用（焦虑状态下，鱼通常会在水底游动），同时具有精神刺激效果。而咖啡因则恰恰相反，会引发鱼类以及许多其他实验动物的焦虑，因此受到咖啡因影响的斑马鱼会在水底游动，并且频繁“静止不动”。 

“我们特意让人工智能系统学习这些截然不同的药物特性，以证明它可以高效地识别药物类型。‘数据库’中积累的测试样本越多，系统对药物及其药理特性的预测准确率就越高，也就是说，它不仅能预测具体药物，还能精确分析这些药物对机体的药理作用机制。”圣彼得堡大学教授阿兰·卡卢耶夫解释说。 

小斑马鱼如何帮助揭示人类大脑奥秘——阿兰·卡卢耶夫教授的科研之路：从欧洲PhD到圣彼得堡大学博士（俄文）

与此同时，由圣彼得堡大学神经生物学家及其同事共同开发的平台，即使在极小剂量的情况下，也能够准确识别目标物质。而当剂量增加时，识别结果的可靠性会随之提升。此外，圣彼得堡大学的研究人员还证明，该系统可以识别出与已知药物类似的新型药物。更重要的是，当人工智能面对全新的、完全未知的物质时，它不会出现“误报”现象（即错误地识别为某类已知物质），而是会根据所有已知药物类别，均匀分配概率，并合理地给出一个“弱预测”。这一机制能够有效避免研究者基于错误数据得出不可靠的结论。

所有代码和神经网络架构均由开发者公开提供，这一圣彼得堡大学的创新成果已经向全球多家实验室开放，并有望大幅加速新型神经系统疾病治疗药物的研发进程。 

1724年1月28日（2月8日），彼得一世颁布法令，宣布建立大学以及俄罗斯科学院，圣彼得堡大学由此应运而生，成为俄罗斯的第一所高等学府。 如今，圣彼得堡大学已经成为一所世界级的科学、教育以及文化中心。2024年圣大即将迎来建校三百周年 。 

 俄罗斯副总理德米特里·切尔尼申科主持召开了圣彼得堡大学建校300周年庆典活动组委会上，并在会上确立了一系列校庆活动计划，包括： 以圣大的名义命名小行星、 发行特别设计款银行卡、联合“俄罗斯”航空公司推出冠名飞机等。除此之外，还计划发型绘有十二学院和谢尔盖·谢苗诺维奇·乌瓦罗夫伯爵纪念碑的邮票。此外，一枚带有大学标志的联盟号火箭从拜科努尔航天发射场发射升空。 

圣彼得堡市长亚历山大·别格洛夫正式宣布2024年的北方之都迎来了“圣彼得堡大学年”。在圣彼得堡国立大学三百周年纪念日当天，海神柱的长明火将被点燃，宫殿桥和城市的公共交通上都将装饰起圣大旗帜。2024年5月大学还将参加城市纪念日活动并作为一个单独的庆典场地举行多场活动。除此之外，大学还将发布一个网站，用于发布优秀校友、科研成果信息以及周年庆活动准备细节。