Нейросеть составила карты старения отдельных участков мозга по данным МРТ
Разработанная в США нейросеть показала, что разные отделы мозга стареют с неодинаковой скоростью. При болезни Альцгеймера признаки ускоренного старения особенно заметны в структурах, отвечающих за память и мышление.
МОСКВА, 4 августа. /Новости науки/. Нейросеть составила подробные карты старения отдельных участков человеческого мозга по данным МРТ. Об этом говорится в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Новая технология может помочь ученым точнее изучать развитие деменции. В отличие от прежних методов, которые определяют единый «возраст мозга», модель оценивает состояние каждого его небольшого участка и показывает, какие области выглядят старше или моложе нормы для конкретного возраста.
«Не все области мозга стареют с одинаковой скоростью. Одни участки оказываются более устойчивыми, тогда как другие сильнее подвержены влиянию возраста и болезней», — пояснил руководитель исследования, доцент Андрей Иримия.
Ученые обучили нейросеть на результатах МРТ 14 748 человек в возрасте от 19 до 100 лет, не имевших нарушений когнитивных функций. Данные были получены из шести крупных исследовательских баз, включая британский Биобанк, проект Human Connectome Project и Инициативу по нейровизуализации болезни Альцгеймера.
Затем модель проверили на снимках более 1,9 тыс. человек. В эту группу вошли здоровые добровольцы, пациенты с умеренными когнитивными нарушениями и больные с болезнью Альцгеймера. Нейросеть оценивала возраст мозга на уровне вокселей — мельчайших трехмерных элементов, из которых складывается МРТ-изображение.
У здоровых людей лобные и височные доли в среднем выглядели старше теменных и затылочных областей. Первые участвуют в принятии решений, работе памяти и других сложных мыслительных процессах, тогда как вторые связаны с обработкой зрительной информации и ориентацией в пространстве. Правое полушарие также обычно демонстрировало несколько более выраженные признаки старения, причем этот результат не зависел от того, был человек правшой или левшой.
У людей с умеренными когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера картина ускоренного старения охватывала значительно больше участков мозга. Особенно заметные изменения нейросеть обнаружила в гиппокампе, миндалевидном теле и глубоких структурах, которые одними из первых страдают при развитии болезни Альцгеймера. Чем старше выглядели эти области, тем хуже участники справлялись с тестами на память и мышление.
Авторы предполагают, что в будущем такие карты позволят наблюдать за развитием нейродегенеративных заболеваний и оценивать, замедляет ли экспериментальное лечение разрушение определенных областей мозга. Однако пока разработка остается исследовательским инструментом. Ее предстоит проверить на более разнообразных клинических данных и в длительных наблюдениях, прежде чем использовать для диагностики пациентов.
«Возраст мозга» — развивающийся нейровизуализационный показатель, который отражает, насколько структура мозга человека соответствует норме для его лет. Прежние системы обычно сводили результат к одному числу, из-за чего локальные признаки ускоренного или замедленного старения могли оставаться незамеченными.
Новая технология может помочь ученым точнее изучать развитие деменции. В отличие от прежних методов, которые определяют единый «возраст мозга», модель оценивает состояние каждого его небольшого участка и показывает, какие области выглядят старше или моложе нормы для конкретного возраста.
«Не все области мозга стареют с одинаковой скоростью. Одни участки оказываются более устойчивыми, тогда как другие сильнее подвержены влиянию возраста и болезней», — пояснил руководитель исследования, доцент Андрей Иримия.
Ученые обучили нейросеть на результатах МРТ 14 748 человек в возрасте от 19 до 100 лет, не имевших нарушений когнитивных функций. Данные были получены из шести крупных исследовательских баз, включая британский Биобанк, проект Human Connectome Project и Инициативу по нейровизуализации болезни Альцгеймера.
Затем модель проверили на снимках более 1,9 тыс. человек. В эту группу вошли здоровые добровольцы, пациенты с умеренными когнитивными нарушениями и больные с болезнью Альцгеймера. Нейросеть оценивала возраст мозга на уровне вокселей — мельчайших трехмерных элементов, из которых складывается МРТ-изображение.
У здоровых людей лобные и височные доли в среднем выглядели старше теменных и затылочных областей. Первые участвуют в принятии решений, работе памяти и других сложных мыслительных процессах, тогда как вторые связаны с обработкой зрительной информации и ориентацией в пространстве. Правое полушарие также обычно демонстрировало несколько более выраженные признаки старения, причем этот результат не зависел от того, был человек правшой или левшой.
У людей с умеренными когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера картина ускоренного старения охватывала значительно больше участков мозга. Особенно заметные изменения нейросеть обнаружила в гиппокампе, миндалевидном теле и глубоких структурах, которые одними из первых страдают при развитии болезни Альцгеймера. Чем старше выглядели эти области, тем хуже участники справлялись с тестами на память и мышление.
Авторы предполагают, что в будущем такие карты позволят наблюдать за развитием нейродегенеративных заболеваний и оценивать, замедляет ли экспериментальное лечение разрушение определенных областей мозга. Однако пока разработка остается исследовательским инструментом. Ее предстоит проверить на более разнообразных клинических данных и в длительных наблюдениях, прежде чем использовать для диагностики пациентов.
«Возраст мозга» — развивающийся нейровизуализационный показатель, который отражает, насколько структура мозга человека соответствует норме для его лет. Прежние системы обычно сводили результат к одному числу, из-за чего локальные признаки ускоренного или замедленного старения могли оставаться незамеченными.
