Исследователи разработали инструмент машинного обучения, который точно идентифицирует людей с высоким риском психоза с помощью МРТ-сканирования мозга. Этот инновационный подход, который достиг 85% точности при обучении и 73% при использовании новых данных, предлагает многообещающие возможности для раннего вмешательства при психозе, потенциально улучшая результаты лечения. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Psychiatry.
В исследовании приняли участие более 2000 людей из 21 места по всему миру, что подчеркнуло потенциал этого инструмента в различных клинических условиях. Обнаружив структурные различия в головном мозге до начала психоза, этот инструмент знаменует собой значительный прогресс в психиатрической помощи, направленный на улучшение стратегий прогнозирования и профилактики.
Начало психоза можно предсказать до того, как это произойдет, используя инструмент машинного обучения, который может классифицировать МРТ-сканирование мозга здоровых людей и тех, кто подвержен риску психотического эпизода.
Международный консорциум, в который входят исследователи из Токийского университета (University of Tokyo), использовал классификатор для сравнения сканов более 2000 человек из 21 точки мира. Около половины участников были идентифицированы как имеющие клинически высокий риск развития психоза.
Используя данные обучения, классификатор с точностью 85% различал людей, которые не входили в группу риска, и тех, кто позже испытал явные психотические симптомы.
Используя новые данные, точность оказалась на 73%. Этот инструмент может быть полезен в будущих клинических условиях, поскольку, хотя большинство людей, страдающих психозом, полностью выздоравливают, более раннее вмешательство обычно приводит к лучшим результатам с меньшим негативным воздействием на жизнь людей.
Любой может испытать психотический эпизод, который обычно включает в себя бред, галлюцинации или дезорганизованное мышление. Не существует единой причины, но она может быть вызвана болезнью или травмой, употреблением наркотиков или алкоголя, приемом лекарственных препаратов или генетической предрасположенностью.
Хотя психоз может быть пугающим и тревожным, он поддается лечению, и большинство людей выздоравливают. Поскольку чаще всего первый эпизод возникает в подростковом или раннем взрослом возрасте, когда мозг и тело претерпевают большие изменения, может быть сложно выявить молодых людей, нуждающихся в помощи.
«Максимум только 30% клинических лиц высокого риска впоследствии имеют явные психотические симптомы, а у остальных 70% их нет», — объяснил Синсуке Койке (Shinsuke Koike) из Токийского университета.
«Поэтому клиницистам нужна помощь в выявлении тех, у кого будут продолжаться психотические симптомы, используя не только субклинические признаки, такие как изменения в мышлении, поведении и эмоциях, но и некоторые биологические маркеры».
Консорциум исследователей работал вместе над созданием инструмента машинного обучения, который использует МРТ головного мозга для выявления людей, подверженных риску психоза, до его начала. Предыдущие исследования с использованием МРТ головного мозга показали, что структурные различия возникают в мозге после начала психоза.
Однако, как сообщается, впервые были выявлены различия в мозге тех, кто находится в группе очень высокого риска, но еще не испытал психоза.
Команда ученых из 21 учреждения в 15 разных странах собрала большую и разнообразную группу участников из подростков и молодежи.
По словам Койке, исследование психотических расстройств с помощью МРТ может быть сложной задачей, поскольку различия в развитии мозга и в аппаратах МРТ затрудняют получение очень точных и сопоставимых результатов. Кроме того, у молодых людей может быть трудно отличить изменения, происходящие в результате типичного развития, от изменений, вызванных психическим заболеванием.
«Различные модели МРТ имеют разные параметры, которые также влияют на результаты», — объяснил Койке. «Как и в случае с камерами, различные инструменты и характеристики съемки создают разные изображения одной и той же сцены, в данном случае мозга участника. Однако мы смогли исправить эти различия и создать классификатор, который хорошо подходит для прогнозирования начала психоза».
Участники были разделены на три группы людей с высоким клиническим риском: те, у кого позднее развился психоз; те, у кого не развился психоз; люди с неопределенным статусом последующего наблюдения (всего 1165 человек для всех трех групп) и четвертая группа здоровых людей для сравнения (1029 человек). Используя снимки, исследователи обучили алгоритм машинного обучения выявлять закономерности в анатомии мозга участников.
Рассматривая эти четыре группы, исследователи использовали алгоритм, чтобы разделить участников на две основные группы интересов: здоровые люди из контрольной группы и люди из группы высокого риска, у которых позже развились явные психотические симптомы.
При обучении инструмент классифицировал результаты с точностью 85%, а в финальном тесте с использованием новых данных он был точен на 73% при прогнозировании того, какие участники подвергаются высокому риску развития психоза.
Основываясь на результатах, команда ученых считает, что проведение МРТ головного мозга людям, имеющим клинически высокий риск, может быть полезно для прогнозирования будущего возникновения психоза.
«Нам еще предстоит проверить, будет ли классификатор хорошо работать с новыми наборами данных. Поскольку часть программного обеспечения, которое мы использовали, лучше всего подходит для фиксированного набора данных, нам нужно создать классификатор, который мог бы надежно классифицировать МРТ, полученные с новых мест и машин, – задача, которую решает национальный проект по науке о мозге в Японии под названием Brain/MINDS Beyond», — заключает Койке.
«Если мы сможем сделать это успешно, то сможем создать более надежные классификаторы для новых наборов данных, которые затем можно будет применить к реальным и рутинным клиническим условиям».
Авторы другого исследования утверждают, что снижение серого вещества головного мозга связано с ранним психозом.
