Sztuczna inteligencja mierzy szybkość starzenia się mózgu

Sztuczna inteligencja została dodana do listy potencjalnych narzędzi pozwalających określić proces starzenia. Badanie opublikowane w czasopiśmie „ PNAS ” przedstawia nowy model sztucznej inteligencji, który mierzy, jak szybko starzeje się mózg danej osoby. Może on stać się nowym narzędziem do zrozumienia, zapobiegania i leczenia pogorszenia funkcji poznawczych i demencji.

Narzędzie zaprojektowane przez zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco pozwala w sposób nieinwazyjny śledzić tempo zmian w mózgu poprzez analizę obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Szybsze starzenie się mózgu ściśle wiąże się z większym ryzykiem pogorszenia funkcji poznawczych, zauważa Andrei Irimia .

„Sztuczna inteligencja może zmienić sposób monitorowania zdrowia mózgu, zarówno w laboratoriach badawczych, jak i w klinikach” – mówi. Wiedza o tym, jak szybko starzeje się mózg, może okazać się bardzo przydatna.

Wiek biologiczny różni się od wieku chronologicznego jednostki. Dwie osoby urodzone w tym samym wieku mogą mieć zupełnie różny wiek biologiczny, ze względu na to, jak dobrze funkcjonują ich organizmy i jak „stare” wydają się być tkanki ciała na poziomie komórkowym.

Niektóre testy służące ocenie wieku biologicznego wykorzystują próbki krwi do pomiaru starzenia epigenetycznego i metylacji DNA, co wpływa na rolę genów w komórce. Jak jednak wyjaśnia Irimia, mierzenie wieku biologicznego na podstawie próbek krwi nie jest dobrą strategią pomiaru wieku mózgu.

Starzenie się mózgu można mierzyć dokładniej dzięki nowemu modelowi sieci neuronowej 3D-CNN, który porównuje skany MRI tej samej osoby na przestrzeni czasu. W odróżnieniu od tradycyjnych metod, podejście to pozwala na identyfikację zmian neuroanatomicznych związanych z przyspieszonym lub spowolnionym starzeniem się i generuje mapy, które wyróżniają kluczowe obszary mózgu.

Zastosowane do grupy 104 dorosłych osób o zdrowych funkcjach poznawczych oraz 140 pacjentów z chorobą Alzheimera szacunki nowego modelu dotyczące tempa starzenia się mózgu ściśle korelowały ze zmianami w testach funkcji poznawczych przeprowadzonych w obu punktach czasowych.

„Zgodność tych pomiarów z wynikami testów poznawczych wskazuje, że ramy te mogą służyć jako wczesny biomarker pogorszenia funkcji poznawczych mózgu” – powiedział Bogdan. „Co więcej, wykazuje ona swoją przydatność zarówno u osób o normalnych funkcjach poznawczych, jak i u osób z upośledzeniem funkcji poznawczych”.

Model ten ma potencjał, aby lepiej scharakteryzować zarówno zdrowe starzenie się, jak i przebieg chorób, a jego moc predykcyjną można będzie w przyszłości wykorzystać do oceny, które metody leczenia będą najskuteczniejsze w oparciu o indywidualne cechy.

Nowy model pozwolił na rozróżnienie tempa starzenia się w różnych obszarach mózgu. Irimia stwierdziła, że ​​dokładniejsze zbadanie tych różnic — w tym ich zróżnicowania pod wpływem czynników genetycznych, środowiskowych i stylu życia — może rzucić światło na to, jak w mózgu rozwijają się różne patologie.

Badanie wykazało również, że tempo starzenia się mózgu w określonych rejonach różni się w zależności od płci, co może rzucić światło na to, dlaczego mężczyźni i kobiety są w różnym stopniu narażeni na choroby neurodegeneracyjne, w tym chorobę Alzheimera.