Σύστημα τεχνητής νοημοσύνης δείχνει με ακρίβεια τον κίνδυνο γνωστικής έκπτωσης και νόσου Αλτσχάιμερ.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος παρέχει πολλές ενδείξεις για τη μακροπρόθεσμη υγεία ενός ατόμου. Όπως δείχνουν οι επιστημονικές έρευνες, η ηλικία του εγκεφάλου ενός ατόμου είναι ο πιο χρήσιμος και ακριβής προγνωστικός δείκτης των κινδύνων για την υγεία και των μελλοντικών ασθενειών από την ημερομηνία γέννησής του.
Τώρα, ένα νέο μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που αναλύει μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου και αναπτύχθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας (USC) θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ακριβή καταγραφή της γνωστικής παρακμής που συνδέεται με νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, πολύ νωρίτερα από προηγούμενες μεθόδους.
Η γήρανση του εγκεφάλου θεωρείται αξιόπιστος βιοδείκτης για τον κίνδυνο νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Ο κίνδυνος αυτός αυξάνεται όταν ο εγκέφαλος ενός ατόμου παρουσιάζει χαρακτηριστικά που συνήθως εντοπίζονται σε ανθρώπους μεγαλύτερης ηλικίας. Αξιοποιώντας την ικανότητα βαθιάς μάθησης (deep learning) του νέου μοντέλου τεχνητής νοημοσύνης, οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν δύσκολα ανιχνεύσιμους δείκτες στην ανατομία του εγκεφάλου οι οποίοι συσχετίζονται με τη γνωστική παρακμή.
«Η μελέτη μας αξιοποιεί τη δύναμη της βαθιάς μάθησης για τον εντοπισμό περιοχών του εγκεφάλου που γερνούν με τρόπους που υποδηλώνουν γνωστική έκπτωση ,η οποία μπορεί να οδηγήσει στη νόσο Αλτσχάιμερ», δήλωσε ο Αντρέι Ιρίμια, επίκουρος καθηγητής γεροντολογίας, βιοϊατρικής μηχανικής, ποσοτικής και υπολογιστικής βιολογίας και νευροεπιστήμης στη Σχολή Γεροντολογίας Leonard Davis του USC και συγγραφέας της μελέτης.
«Οι άνθρωποι γερνούν με διαφορετικούς ρυθμούς, το ίδιο και οι τύποι ιστών στο σώμα. Λέμε συχνά ότι ο τάδε είναι σαράντα ετών, αλλά μοιάζει με τριάντα. Το ίδιο ισχύει και για τον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος ενός σαραντάχρονου μπορεί να μοιάζει τόσο ‘νέος’ όσο και ο εγκέφαλος ενός τριαντάχρονου, ή τόσο ‘γέρος’ όσο ενός εξηντάχρονου».
Μια πιο ακριβής εναλλακτική λύση σε σχέση με τις υπάρχουσες μεθόδους
Ο Ιρίμια και η ομάδα του συγκέντρωσαν τις μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου 4.681 νοητικά υγιών συμμετεχόντων, ορισμένοι από τους οποίους εμφάνισαν γνωστική έκπτωση ή νόσο Αλτσχάιμερ αργότερα στη ζωή τους.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που ονομάζεται νευρωνικό δίκτυο για την πρόβλεψη της ηλικίας των συμμετεχόντων από τις μαγνητικές τομογραφίες του εγκεφάλου τους. Αρχικά, εκπαίδευσαν το δίκτυο ώστε να παράγει λεπτομερείς ανατομικούς χάρτες του εγκεφάλου που αποκαλύπτουν συγκεκριμένα πρότυπα γήρανσης. Στη συνέχεια συνέκριναν τις αντιληπτές (βιολογικές) ηλικίες του εγκεφάλου με τις πραγματικές (χρονολογικές) ηλικίες των συμμετεχόντων. Όσο μεγαλύτερη ήταν η διαφορά μεταξύ των δύο, τόσο χειρότερες ήταν οι γνωστικές βαθμολογίες των συμμετεχόντων, οι οποίες αντικατοπτρίζουν τον κίνδυνο εμφάνισης Αλτσχάιμερ.
«Η ερμηνεύσιμη τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να γίνει ένα ισχυρό εργαλείο για την εκτίμηση του κινδύνου για τη νόσο Αλτσχάιμερ και άλλες νευρογνωστικές ασθένειες», δήλωσε ο Ιρίμια. «Όσο νωρίτερα μπορούμε να εντοπίσουμε άτομα υψηλού κινδύνου για τη νόσο Αλτσχάιμερ, τόσο νωρίτερα θα μπορούν να παρέμβουν οι γιατροί με θεραπευτικές επιλογές, παρακολούθηση και διαχείριση της νόσου. Αυτό που καθιστά την Τεχνητή Νοημοσύνη ιδιαίτερα ισχυρή είναι η ικανότητά της να εντοπίζει λεπτά και πολύπλοκα χαρακτηριστικά της γήρανσης που άλλες μέθοδοι δεν μπορούν και τα οποία αποτελούν κλειδί για τον εντοπισμό του κινδύνου ενός ατόμου πολλά χρόνια πριν αναπτύξει την πάθηση», τόνισε ο ερευνητής.
Οι εγκέφαλοι γερνούν διαφορετικά ανάλογα με το φύλο
Το νέο μοντέλο αποκαλύπτει επίσης διαφορές ανάλογα με το φύλο στον τρόπο με τον οποίο η γήρανση ποικίλλει στις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου. Ορισμένα τμήματα του εγκεφάλου γερνούν γρηγορότερα στους άνδρες από ό,τι στις γυναίκες, και αντίστροφα.
Οι άνδρες, οι οποίοι διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο κινητικής εξασθένησης λόγω της νόσου του Πάρκινσον, εμφανίζουν ταχύτερη γήρανση στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου, μια περιοχή που είναι υπεύθυνη για την κινητική λειτουργία. Τα ευρήματα δείχνουν επίσης ότι η τυπική γήρανση μπορεί να είναι σχετικά πιο αργή στο δεξιό ημισφαίριο του εγκεφάλου των γυναικών.
Ένας αναδυόμενος τομέας μελέτης υπόσχεται εξατομικευμένη ιατρική
Οι εφαρμογές αυτής της μελέτης εκτείνονται πολύ πέρα από την εκτίμηση του κινδύνου εμφάνισης ασθενειών.
«Μία από τις πιο σημαντικές εφαρμογές της εργασίας μας είναι η δυνατότητά της να ανοίξει το δρόμο για εξατομικευμένες παρεμβάσεις που θα αντιμετωπίζουν τα μοναδικά πρότυπα γήρανσης κάθε ατόμου», δήλωσε ο Ιρίμια.
«Πολλοί άνθρωποι θα ήθελαν να γνωρίζουν τον πραγματικό ρυθμό γήρανσής τους. Οι πληροφορίες θα μπορούσαν να μας δώσουν ενδείξεις για διάφορες αλλαγές στον τρόπο ζωής ή παρεμβάσεις που θα μπορούσε να υιοθετήσει ένα άτομο για να βελτιώσει τη συνολική υγεία και ευημερία του. Οι μέθοδοί μας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να σχεδιάσουμε σχέδια θεραπείας με επίκεντρο τον ασθενή και εξατομικευμένους χάρτες γήρανσης του εγκεφάλου που μπορεί να ενδιαφέρουν άτομα με διαφορετικές ανάγκες και στόχους υγείας».
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Proceedings of the National Academy of Sciences».
ΠΗΓΗ: Medicalxpress
