Инструмент за изкуствен интелект разкрива половите разлики в структурата на мозъка
Последно прегледани: 14.06.2024
Цялото съдържание на iLive е медицински прегледано или е проверено, за да се гарантира възможно най-голяма точност.
Имаме строги насоки за снабдяване и само свързваме реномирани медийни сайтове, академични изследователски институции и, когато е възможно, медицински проучвания, които се разглеждат от специалисти. Имайте предвид, че номерата в скоби ([1], [2] и т.н.) са линкове към тези проучвания.
Ако смятате, че някое от съдържанието ни е неточно, остаряло или под съмнение, моля, изберете го и натиснете Ctrl + Enter.
Компютърни програми с изкуствен интелект (AI), обработващи MRI сканирания, разкриват разлики в организацията на мозъците на мъжете и жените на клетъчно ниво, показва ново проучване. Тези разлики са открити в бялото вещество, тъкан, разположена предимно във вътрешния слой на човешкия мозък, която улеснява комуникацията между регионите.
Известно е, че мъжете и жените страдат по различен начин от множествена склероза, разстройство от аутистичния спектър, мигрена и други мозъчни проблеми и проявяват различни симптоми. Подробното разбиране на това как биологичният секс влияе на мозъка се разглежда като начин за подобряване на диагностичните инструменти и лечения. Въпреки това, въпреки че размерът, формата и теглото на мозъка са били изследвани, изследователите имат само частично разбиране за неговата структура на клетъчно ниво.
Новото проучване, ръководено от изследователи от NYU Langone Health, използва AI техника, наречена машинно обучение, за да анализира хиляди MRI сканирания на мозъци на 471 мъже и 560 жени. Резултатите показват, че компютърните програми могат точно да разграничат мъжкия и женския мозък, разкривайки структурни и сложни модели, които са невидими за човешкото око.
Резултатите бяха потвърдени от три различни AI модела, предназначени да определят биологичния пол, използвайки техните относителни силни страни или при фокусиране върху малки участъци от бялото вещество, или при анализиране на връзки между големи мозъчни области.
„Нашите открития осигуряват по-ясно разбиране на структурата на живия човешки мозък, което може да предложи нови прозрения за това колко психиатрични и неврологични разстройства се развиват и защо те могат да се проявяват по различен начин при мъжете и жените“, каза водещият автор на изследването. И неврорадиолог Ивон Луей, д-р.
Луи, професор и заместник-председател на изследователския отдел в катедрата по радиология към Медицинския факултет Гросман на Нюйоркския университет, отбелязва, че предишни изследвания на микроструктурата на мозъка са разчитали предимно на животински модели и проби от човешки тъкани. Освен това, валидността на някои от тези минали открития беше поставена под въпрос от използването на статистически анализи на „начертани на ръка“ интересни региони, което изискваше от изследователите да вземат много субективни решения относно формата, размера и местоположението на избраните региони. Такива избори биха могли потенциално да изкривят резултатите, казва Луи.
Новото проучване избягва този проблем, като използва машинно обучение за анализиране на цели групи от изображения, без да насочва компютъра към конкретно място, помагайки за премахване на човешките пристрастия, отбелязват авторите.
За проучването екипът започна, като предостави на програмите за изкуствен интелект съществуващи данни от мозъчни сканирания с ЯМР на здрави мъже и жени, като също така посочи биологичния пол на всяко сканиране. Тъй като тези модели са проектирани да използват сложни статистически и математически техники, за да станат "по-умни" с течение на времето с натрупването на данни, те в крайна сметка се "научават" да разграничават биологичния пол сами. Важно е да се отбележи, че на програмите беше забранено да използват цялостния размер и форма на мозъка за своите определения, казва Луи.
Според резултатите всички модели са идентифицирали правилно пола от сканиранията в 92% - 98% от случаите. Няколко характеристики особено помогнаха на машините да стигнат до заключенията си, включително колко лесно и в каква посока водата може да се движи през мозъчната тъкан.
„Тези резултати подчертават значението на разнообразието при изучаване на заболявания, които произхождат от човешкия мозък“, каза съавторът на изследването Джунбо Чен, магистър, докторант в Инженерното училище Тандон към Нюйоркския университет.
„Ако, както се е случвало в миналото, мъжете се използват като стандартен модел за различни разстройства, изследователите може да пропуснат критични прозрения“, добави съавторът на изследването Вара Лакшми Баянагари, магистър, студент по научни изследвания в NYU Tandon Инженерно училище.
Баянагари предупреждава, че докато инструментите за изкуствен интелект могат да отчитат разлики в организацията на мозъчните клетки, те не могат да разкрият кой пол е по-предразположен към кои характеристики. Тя добавя, че проучването класифицира пола въз основа на генетична информация и включва само MRI сканиране на цисполови мъже и жени.
Екипът планира да проучи допълнително развитието на половите различия в структурата на мозъка с течение на времето, за да разбере по-добре ролята на екологичните, хормоналните и социалните фактори в тези промени, казаха авторите.
Работата е публикувана в списанието Scientific Reports.