Η τεχνητή νοημοσύνη αποκαλύπτει τον ρυθμό γήρανσης του εγκεφάλου

Επιστήμονες ανέπτυξαν ένα προηγμένο μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να εκτιμήσει με εξαιρετική ακρίβεια τον ρυθμό γήρανσης του εγκεφάλου μέσω ανάλυσης μαγνητικών τομογραφιών. Η μέθοδος αυτή ανοίγει τον δρόμο για την πρόληψη και έγκαιρη διάγνωση νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η άνοια και το Αλτσχάιμερ, σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας.

Μια νέα επιστημονική ανακάλυψη αλλάζει τον τρόπο που προσεγγίζουμε τη γήρανση του εγκεφάλου. Ερευνητές ανέπτυξαν ένα τρισδιάστατο συνελικτικό νευρωνικό δίκτυο (3D-CNN), το οποίο αναλύει μαγνητικές τομογραφίες για να μετρήσει με υψηλή ακρίβεια τον ρυθμό γήρανσης του εγκεφάλου. Η προσέγγιση αυτή παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τη γνωστική υγεία ενός ατόμου, επιτρέποντας την ανίχνευση κινδύνων γνωστικής έκπτωσης προτού εμφανιστούν συμπτώματα.

Ο Αντρέι Ιρίμια, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Γεροντολογίας Leonard Davis, τονίζει ότι αυτή η νέα μέθοδος μπορεί να φέρει επανάσταση στην παρακολούθηση της υγείας του εγκεφάλου τόσο σε ερευνητικό επίπεδο όσο και στην κλινική πράξη.

Πέρα από τη χρονολογική ηλικία η  βιολογική γήρανση

Η χρονολογική ηλικία δεν αποτελεί τον μοναδικό δείκτη της κατάστασης του οργανισμού. Ο ρυθμός γήρανσης μπορεί να διαφέρει από άτομο σε άτομο, με ορισμένους ανθρώπους να εμφανίζουν ταχύτερη φθορά των εγκεφαλικών δομών.

Παραδοσιακά, οι επιστήμονες βασίζονταν σε μεμονωμένες μαγνητικές τομογραφίες για να εκτιμήσουν την εγκεφαλική ηλικία, προσφέροντας μια στατική εικόνα της κατάστασης του εγκεφάλου. Ωστόσο, το νέο σύστημα βαθιάς μάθησης αξιολογεί τον ρυθμό της γήρανσης, αποκαλύπτοντας δυναμικές αλλαγές που μπορεί να συνδέονται με γνωστικές διαταραχές.

Για την εκπαίδευση του μοντέλου, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δεδομένα από περισσότερους από 3.000 ανθρώπους, συμπεριλαμβανομένων υγιών ατόμων και ατόμων με διάγνωση Αλτσχάιμερ. Η τεχνητή νοημοσύνη πέτυχε εντυπωσιακή ακρίβεια στην πρόβλεψη της ηλικίας του εγκεφάλου, ξεπερνώντας παραδοσιακές μεθόδους αξιολόγησης.

Η μελέτη αποκάλυψε ότι η γήρανση του εγκεφάλου δεν είναι ίδια για όλους. Εντοπίστηκαν διαφορές μεταξύ ανδρών και γυναικών, καθώς και μεταξύ διαφορετικών ηλικιακών ομάδων.

Στις γυναίκες, οι μεγαλύτερες αλλαγές εντοπίστηκαν σε περιοχές όπως η δεξιά προκεντρική και μετακεντρική έλικα, καθώς και στους ανώτερους βρεγματικούς λοβούς.

Στους άνδρες, η επιταχυνόμενη γήρανση φάνηκε πιο έντονα στην αριστερή εγκάρσια μετωποπολική έλικα και στη δεξιά υπερμαγνητική έλικα.

Επιπλέον, τα άτομα ηλικίας 50 ετών εμφάνιζαν διαφορετικά μοτίβα γήρανσης σε σχέση με εκείνα των 70 ετών.

Οι νεότεροι παρουσίασαν εντονότερη φθορά στον αριστερό πλάγιο κροταφικό λοβό, ενώ οι μεγαλύτερης ηλικίας ασθενείς εμφάνισαν επιταχυνόμενη γήρανση στη δεξιά κεντρική και μετακεντρική έλικα.

Η σύνδεση με τη νόσο Αλτσχάιμερ και η προοπτική για έγκαιρη διάγνωση

Μια από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις της μελέτης ήταν η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του ρυθμού γήρανσης και της εξέλιξης της γνωστικής εξασθένησης. Τα άτομα που παρουσίαζαν ταχύτερη γήρανση του εγκεφάλου είχαν μεγαλύτερη πιθανότητα εμφάνισης απώλειας μνήμης και μείωσης των εκτελεστικών λειτουργιών.

Κατά τη διάρκεια της μελέτης, 31 συμμετέχοντες διαγνώστηκαν με γνωστική εξασθένηση, ενώ 211 παρέμειναν γνωστικά υγιείς. Ο ρυθμός γήρανσης ήταν σημαντικά αυξημένος σε εκείνους που ανέπτυξαν νευροεκφυλιστικές παθήσεις, γεγονός που υποδηλώνει ότι η νέα μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει ως προγνωστικός δείκτης.

Αν και η μελέτη έχει περιορισμούς, κυρίως λόγω του μεγέθους του δείγματος, οι ερευνητές τονίζουν ότι μελλοντικές έρευνες με περισσότερα δεδομένα θα μπορούσαν να ενισχύσουν την αξιοπιστία του μοντέλου.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.