Новый ИИ измеряет, насколько быстро стареет человеческий мозг

Биологический возраст человека и его хронологический возраст могут существенно отличаться в зависимости от того, насколько хорошо функционирует его организм. В медицине биологический возраст обычно определяется с помощью образцов крови.

Образцы крови показывают метилирование ДНК и эпигенетический возраст, то есть процессы, которые влияют на активность генов внутри клетки. Однако этот метод не работает в головном мозге, поскольку компоненты крови не пропускают информацию о процессах внутри органа из-за гематоэнцефалического барьера. Биологический возраст мозга невозможно узнать с помощью образцов крови, его можно определить только путем прямого взятия образцов тканей.

В 2023 г. Университетом Южной Калифорнии найден метод, который позволяет определять биологический возраст мозга с помощью изображений МРТ. Созданный для этого искусственный интеллект, анализирующий анатомию мозга, сравнивал ее с большой базой данных МРТ-снимков людей различных возрастных групп с разными состояниями здоровья.

Однако ИИ смог проанализировать только один снимок МРТ и использовать его для определения соответствия биологического возраста календарному возрасту. Модель не могла определить, начался ли процесс старения мозга и когда это случилось, а также старел мозг быстрее или медленнее обычного. Поэтому команда разработала 3D-CNN. Будучи сверхточной нейронной сетью, она обеспечивала значительно более точные результаты.

Новый ИИ создан на основе более 3000 снимков МРТ когнитивно здоровых взрослых людей и не просто рассматривает моментальный снимок мозга, а анализирует несколько МРТ-изображений одного и того же человека, полученных в разное время. Это впервые позволяет неинвазивно и точно наблюдать изменения в мозге, используя только МРТ-изображения, точно определять скорость процесса старения мозга и изменения в нем, вызывающие ускоренное или замедленное старение.

Исследователи протестировали свой ИИ на 104 здоровых взрослых, а также на 140, страдающих болезнью Альцгеймера, обнаружив тесную корреляцию между определенной скоростью старения мозга и результатами стандартизированных когнитивных тестов. Ученые предпологают, что этот метод может служить ранним биомаркером нейрокогнитивного снижения.

Кроме того, модель может применяться как к здоровым людям, так и к пациентам с когнитивными нарушениями, помогая лучше классифицировать прогрессирование заболеваний и разрабатывать более эффективные и персонализированные методы лечения. ИИ способен определять биологический возраст и скорость старения не только всего мозга, но и отдельных его областей.

Это может помочь изучить, как генетика, экология и образ жизни влияют на различные когнитивные заболевания. Кроме того, модель может выявлять людей, мозг которых стареет быстрее, еще до того, как у них проявятся симптомы.

Источник: orschung-und-wissen.de