Інструмент штучного інтелекту виявляє статеві відмінності в структурі мозку
Останній перегляд: 14.06.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Нове дослідження показує, що комп’ютерні програми штучного інтелекту (AI), які обробляють МРТ-сканування, виявляють відмінності в організації мозку чоловіків і жінок на клітинному рівні. Ці відмінності були виявлені в білій речовині, тканині, розташованій головним чином у внутрішньому шарі людського мозку, який полегшує зв’язок між регіонами.
Відомо, що чоловіки та жінки по-різному страждають від розсіяного склерозу, розладу спектру аутизму, мігрені та інших проблем з мозком, а також мають різні симптоми. Детальне розуміння того, як біологічна стать впливає на мозок, розглядається як шлях до вдосконалення діагностичних засобів і методів лікування. Однак, незважаючи на те, що розмір, форма та вага мозку були вивчені, дослідники мають лише часткове розуміння його структури на клітинному рівні.
У новому дослідженні під керівництвом дослідників з NYU Langone Health використовувався метод штучного інтелекту під назвою машинне навчання для аналізу тисяч МРТ-сканувань мозку 471 чоловіка та 560 жінок. Результати показали, що комп’ютерні програми можуть точно розрізняти чоловічий і жіночий мозок, виявляючи структурні та складні моделі, невидимі для людського ока.
Результати були підтверджені трьома різними моделями штучного інтелекту, розробленими для визначення біологічної статі, використовуючи їхні відносні переваги або у фокусуванні на невеликих ділянках білої речовини, або в аналізі зв’язків у великих областях мозку.
«Наші результати дозволяють краще зрозуміти структуру живого людського мозку, що може запропонувати нове уявлення про те, скільки психіатричних і неврологічних розладів розвивається та чому вони можуть проявлятися по-різному у чоловіків і жінок», — сказав провідний автор дослідження. І нейрорадіолог Івон Луей, доктор медичних наук.
Луй, професор і заступник керівника відділу радіології Медичної школи Гроссмана при Нью-Йоркському університеті, зазначає, що попередні дослідження мікроструктури головного мозку спиралися переважно на моделі тварин і зразки тканин людини. Крім того, достовірність деяких із цих попередніх висновків була поставлена під сумнів використанням статистичного аналізу «намальованих» цікавих регіонів, що вимагало від дослідників прийняття багатьох суб’єктивних рішень щодо форми, розміру та розташування вибраних областей. Регіони. Луї каже, що такі вибори можуть потенційно спотворити результати.
Нове дослідження дозволило уникнути цієї проблеми, використовуючи машинне навчання для аналізу цілих груп зображень без вказівки комп’ютера на конкретне місце, допомагаючи усунути упередженість людини, відзначають автори.
Для дослідження команда почала з того, що надала програмам штучного інтелекту наявні дані зі зразків МРТ-сканування мозку здорових чоловіків і жінок, а також указавши біологічну стать кожного сканування. Оскільки ці моделі були розроблені з використанням складних статистичних і математичних методів, щоб стати «розумнішими» з часом у міру накопичення даних, вони зрештою «навчилися» самостійно розрізняти біологічну стать. Важливо зауважити, що програмам було заборонено використовувати для визначення загальний розмір і форму мозку, каже Луї.
Згідно з результатами, усі моделі правильно визначали стать за скануванням у 92%–98% випадків. Кілька особливостей особливо допомогли машинам дійти висновків, зокрема те, наскільки легко та в якому напрямку вода може рухатися через тканини мозку.
«Ці результати підкреслюють важливість різноманітності при вивченні захворювань, які походять із людського мозку», — сказав співавтор дослідження Дзюнбо Чен, магістр наук, докторант інженерної школи Тандон Нью-Йоркського університету.
«Якщо, як це було історично, чоловіки використовуються як стандартна модель для різних розладів, дослідники можуть упустити важливу інформацію», — додала співавтор дослідження Вара Лакшмі Баянагарі, магістр наук, аспірант Нью-Йоркського університету Тандон Інженерна школа.
Баянагарі попереджає, що хоча інструменти штучного інтелекту можуть повідомляти про відмінності в організації клітин мозку, вони не можуть виявити, яка стать більш схильна до яких особливостей. Вона додає, що дослідження класифікувало стать на основі генетичної інформації та включало лише сканування МРТ цисгендерних чоловіків і жінок.
Команда планує продовжити вивчення розвитку статевих відмінностей у структурі мозку з часом, щоб краще зрозуміти роль екологічних, гормональних і соціальних факторів у цих змінах, кажуть автори.
Робота опублікована в журналі Scientific Reports.