Новые публикации
Инструмент искусственного интеллекта выявляет половые различия в структуре мозга
Последняя редакция: 14.06.2024
Весь контент Web2Health проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.
У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.
Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.
Компьютерные программы искусственного интеллекта (ИИ), обрабатывающие результаты МРТ, показывают различия в организации мозга мужчин и женщин на клеточном уровне, как показывает новое исследование. Эти различия были обнаружены в белом веществе — ткани, расположенной в основном во внутреннем слое человеческого мозга, способствующей связи между регионами.
Известно, что мужчины и женщины по-разному страдают от рассеянного склероза, расстройства аутистического спектра, мигрени и других проблем с мозгом, а также проявляют различные симптомы. Подробное понимание того, как биологический пол влияет на мозг, рассматривается как способ улучшения диагностических инструментов и методов лечения. Однако, несмотря на то, что были изучены размер, форма и вес мозга, исследователи имеют лишь частичное представление о его структуре на клеточном уровне.
Новое исследование, проведенное под руководством исследователей из NYU Langone Health, использовало технику ИИ, называемую машинным обучением, для анализа тысяч МРТ-сканов мозга 471 мужчины и 560 женщин. Результаты показали, что компьютерные программы могли точно различать мужской и женский мозг, выявляя структурные и сложные закономерности, которые были невидимы для человеческого глаза.
Результаты были подтверждены тремя различными моделями ИИ, разработанными для определения биологического пола, используя их относительные сильные стороны в либо фокусировке на небольших участках белого вещества, либо анализе связей в больших областях мозга.
"Наши результаты дают более ясное представление о структуре живого человеческого мозга, что может предложить новые инсайты в том, как развиваются многие психиатрические и неврологические расстройства и почему они могут проявляться по-разному у мужчин и женщин," - сказала ведущий автор исследования и нейрорадиолог Ивонн Люи, MD.
Люи, профессор и заместитель заведующего по исследованиям в отделении радиологии Медицинской школы Гроссмана при NYU, отмечает, что предыдущие исследования микроструктуры мозга в основном полагались на модели животных и образцы человеческой ткани. Кроме того, валидность некоторых из этих прошлых результатов была поставлена под сомнение из-за использования статистических анализов "нарисованных вручную" областей интереса, что требовало от исследователей принятия многих субъективных решений о форме, размере и расположении выбранных областей. Такие выборы могут потенциально искажать результаты, говорит Люи.
Новые результаты исследования избежали этой проблемы, используя машинное обучение для анализа целых групп изображений без указания компьютеру на конкретное место, что помогло устранить человеческие предвзятости, отмечают авторы.
Для исследования команда начала с предоставления программам ИИ существующих данных примеров МРТ-сканов мозга здоровых мужчин и женщин, также указывая биологический пол каждого скана. Так как эти модели были разработаны для использования сложных статистических и математических методов, чтобы становиться "умнее" с течением времени по мере накопления данных, они в конечном итоге "научились" различать биологический пол самостоятельно. Важно отметить, что программам было запрещено использовать общий размер и форму мозга для своих определений, говорит Люи.
Согласно результатам, все модели правильно определили пол по сканам в 92% - 98% случаев. Несколько особенностей особенно помогли машинам сделать свои выводы, включая то, насколько легко и в каком направлении вода могла перемещаться через мозговую ткань.
"Эти результаты подчеркивают важность разнообразия при изучении заболеваний, возникающих в человеческом мозге," - сказал соавтор исследования Джунбо Чен, MS, докторант NYU Tandon School of Engineering.
"Если, как это было исторически, мужчины используются в качестве стандартной модели для различных расстройств, исследователи могут упустить критические инсайты," - добавила соавтор исследования Вара Лакшми Баянагари, MS, аспирантка-исследователь NYU Tandon School of Engineering.
Баянагари предупреждает, что хотя инструменты ИИ могли сообщать о различиях в организации клеток мозга, они не могли выявить, какой пол был более склонен к каким особенностям. Она добавляет, что исследование классифицировало пол на основе генетической информации и включало только МРТ-сканы цисгендерных мужчин и женщин.
По словам авторов, команда планирует в дальнейшем изучать развитие половых различий в структуре мозга с течением времени, чтобы лучше понять роль факторов окружающей среды, гормонов и социальных факторов в этих изменениях.
Работа опубликована в журнале Scientific Reports.