Используя искусственный интеллект (ИИ), исследователи разработали HistoAge — алгоритм, предсказывающий возраст смерти и разгадывающий загадки старения мозга и нейродегенеративных расстройств. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Acta Neuropathologica.
Анализируя почти 700 оцифрованных срезов гиппокампа пожилых доноров мозга, ИИ помогает спрогнозировать возраст с поразительной точностью и определяет области, подверженные возрастным изменениям. Примечательно, что HistoAge продемонстрировал сильную связь с когнитивными нарушениями и нарушениями типа болезни Альцгеймера, обеспечивая надежный показатель для изучения нейродегенеративного прогрессирования.
Эта инновационная модель представляет собой преобразующую линзу для понимания старения мозга, отмечая важные шаги на пути к расшифровке и потенциальному сдерживанию ускоренной с возрастом нейродегенерации.
Стареющий мозг претерпевает структурные и клеточные изменения, которые могут повлиять на его функции и повысить восприимчивость к нейродегенеративным расстройствам, таким как болезнь Альцгеймера.
Ускорение старения — или различия между биологическим и хронологическим возрастом — в мозге может дать представление о механизмах и нормальных функциях одного из наиболее важных органов тела.
ИИ также может объяснить возрастные изменения и функциональное снижение, а также выявить ранние изменения, связанные с заболеваниями и указывающие на начало расстройства головного мозга.
Исследователи из медицинского центра Маунт Синай заявляют, что впервые использовали ИИ для разработки алгоритма, который они назвали «HistoAge», который предсказывает возраст на момент смерти на основе клеточного состава образцов ткани головного мозга человека со средней точностью в пределах 5,45 лет. Этот мощный инструмент может также определять нейроанатомические области, уязвимые к возрастным изменениям, что является индикатором потенциальных когнитивных заболеваний.
Каким образом?
Исследователи изучили коллекцию из почти 700 оцифрованных изображений слайдов со срезами человеческого гиппокампа от пожилых доноров мозга, чтобы разработать гистологический алгоритм оценки возраста мозга.
Известно, что гиппокамп участвует как в старении мозга, так и в возрастных нейродегенеративных заболеваниях, поэтому является идеальной областью для этого анализа.
Затем команда ученых обучила модель машинного обучения оценивать возраст человека на момент смерти исключительно на основе оцифрованного фрагмента — задачу, которую человек-наблюдатель не может выполнить с какой-либо степенью точности. Ученые использовали разницу между возрастом, предсказанным моделью, и фактическим возрастом, чтобы определить степень возрастного ускорения в мозге.
Полученные результаты
При сравнении с текущими показателями ускорения старения (например, метилированием ДНК) ученые обнаружили, что ускорение старения на основе HistoAge имеет более сильную связь с когнитивными нарушениями, цереброваскулярными заболеваниями и уровнями аномальной дегенеративной агрегации белков типа Альцгеймера.
Исследование показало, что модель HistoAge является надежным и независимым показателем для определения возраста мозга и понимания факторов, которые со временем приводят к нейродегенерации.
Чем интересна работа?
Исследователи заявили, что модель HistoAge и другие последующие подобные алгоритмы представляют собой совершенно новую парадигму для оценки старения и нейродегенерации в образцах человека и могут быть легко развернуты в масштабе в клинических и трансляционных исследовательских лабораториях. Кроме того, этот подход обеспечивает более строгие, объективные и надежные показатели клеточных изменений, лежащих в основе дегенеративных заболеваний.
Ученые планируют создать многоцентровое сотрудничество для разработки большого набора данных, готового к использованию ИИ, который будет использоваться для разработки еще более мощных моделей ИИ, способных изменить и улучшить наше понимание заболеваний головного мозга.
Доктор Крэри комментирует: «Разрушительное влияние искусственного интеллекта на исследования мозга — это сдвиг парадигмы, подталкивающий нас к следующему поколению лекарственных средств. Модель HistoAge позволит нам раскрыть важные причинные аспекты изнурительных заболеваний головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера».
Вот что считает доктор Фаррелл об исследовании: «Учёные-клиницисты всё чаще используют ИИ в исследовательских и диагностических целях. Это инструмент, который производит революцию в медицине, и мы рады быть лидерами в этой области, оптимизируя машинное обучение — не для того, чтобы заменить приверженность нашей системы здравоохранения к сострадательной помощи, а для улучшения диагностики и лечения всех пациентов».
Доктор Маркс добавляет об исследовании: «Эта модель открывает шлюзы для множества увлекательных и важных исследований, которые приближают нас к окончательному пониманию старения мозга и возрастных заболеваний мозга, таких как болезнь Альцгеймера. Впервые нам удалось оценить степень старения мозга при патологии. Благодаря этому подходу мы можем обнаружить гены, которые защищают от старения мозга, или гены, которые ухудшают старение мозга, а также обнаружить факторы риска окружающей среды, которые заставляют мозг стареть быстрее».
Авторы другого исследования утверждают, что зеленая средиземноморская диета замедляет старение мозга
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
