ИИ измеряет скорость старения мозга

Искусственный интеллект теперь пополнил список возможных инструментов определения старения. Исследование, опубликованное в журнале « PNAS », представляет новую модель искусственного интеллекта, которая измеряет скорость старения мозга человека и может стать новым инструментом для понимания, профилактики и лечения снижения когнитивных функций и деменции.

Инструмент, разработанный командой Калифорнийского университета в Сан-Франциско, позволяет неинвазивно отслеживать темпы изменений в мозге путем анализа данных магнитно-резонансной томографии (МРТ). Более быстрое старение мозга тесно связано с более высоким риском снижения когнитивных функций, отмечает Андрей Иримия .

«ИИ может изменить способ мониторинга здоровья мозга как в исследовательских лабораториях, так и в клиниках», — говорит он. Знание того, как быстро стареет мозг, может оказаться очень полезным инструментом.

Биологический возраст отличается от хронологического возраста человека. У двух людей, родившихся в одном возрасте, биологический возраст может существенно различаться из-за того, насколько хорошо функционируют их организмы и насколько «старыми» кажутся ткани организма на клеточном уровне.

Некоторые тесты для оценки биологического возраста используют образцы крови для измерения эпигенетического старения и метилирования ДНК, которое влияет на роль генов в клетке. Однако измерение биологического возраста по образцам крови — неподходящая стратегия для определения возраста мозга, пояснил Иримия.

Старение мозга можно измерить более точно с помощью новой модели нейронной сети 3D-CNN, которая сравнивает результаты МРТ-сканирования одного и того же человека с течением времени. В отличие от традиционных методов, этот подход выявляет нейроанатомические изменения, связанные с ускоренным или замедленным старением, и создает карты, на которых выделены ключевые области мозга.

При применении новой модели к группе из 104 когнитивно здоровых взрослых и 140 пациентов с болезнью Альцгеймера оценки скорости старения мозга тесно коррелировали с изменениями в тестах когнитивных функций, проведенных в обоих временных точках.

«Соответствие этих показателей результатам когнитивных тестов указывает на то, что данная структура может служить ранним биомаркером снижения нейрокогнитивных функций», — сказал Богдан. «Более того, он демонстрирует свою применимость как к когнитивно нормальным людям, так и к людям с когнитивными нарушениями».

Модель обладает потенциалом для более точного описания как здорового старения, так и траекторий развития заболеваний, а ее прогностическая сила однажды может быть применена для оценки того, какие методы лечения будут наиболее эффективными на основе индивидуальных характеристик.

Новая модель смогла различить разные скорости старения в разных областях мозга. По словам Иримии, более глубокое изучение этих различий, включая то, как они изменяются в зависимости от генетики, окружающей среды и образа жизни, может дать представление о том, как развиваются различные патологии в мозге.

Исследование также показало, что темпы старения мозга в определенных регионах различаются у представителей разных полов, что может пролить свет на то, почему мужчины и женщины сталкиваются с разным риском нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.