Tehisintellekti tööriist paljastab soolised erinevused aju struktuuris

MRI-uuringuid töötlevad tehisintellekti (AI) arvutiprogrammid näitavad meeste ja naiste aju korralduse erinevusi rakutasandil, näitab uus uuring. Need erinevused leiti valgeaines, peamiselt inimaju sisekihis paiknevas koes, mis hõlbustab piirkondade vahelist suhtlust.

Mehed ja naised kannatavad teadaolevalt erinevalt hulgiskleroosi, autismispektri häire, migreeni ja muude ajuprobleemide all ning neil on erinevad sümptomid. Üksikasjalikku arusaama sellest, kuidas bioloogiline seks mõjutab aju, peetakse diagnostikavahendite ja ravimeetodite täiustamise viisiks. Kuigi aju suurust, kuju ja kaalu on uuritud, on teadlastel selle struktuurist rakutasandil vaid osaline arusaam.

Uues NYU Langone Healthi teadlaste juhitud uuringus kasutati AI-tehnikat, mida nimetatakse masinõppeks, et analüüsida tuhandeid 471 mehe ja 560 naise aju MRT-skaneeringuid. Tulemused näitasid, et arvutiprogrammid suudavad täpselt eristada meeste ja naiste aju, paljastades inimsilmale nähtamatud struktuursed ja keerulised mustrid.

Tulemusi kinnitasid kolm erinevat tehisintellekti mudelit, mis on loodud bioloogilise soo määramiseks, kasutades nende suhtelist tugevust kas väikestele valgeaine piirkondadele keskendumisel või suurte ajupiirkondade ühenduste analüüsimisel.

Meie leiud annavad selgema arusaama elava inimaju struktuurist, mis võib anda uusi teadmisi selle kohta, kui palju psühhiaatrilisi ja neuroloogilisi häireid arenevad ja miks need võivad meestel ja naistel erinevalt esineda, ütles uuringu juhtiv autor. Ja neuroradioloog Yvonne Luey, MD.

NYU Grossmani meditsiinikooli radioloogiaosakonna professor ja teadusuuringute aseesimees Luy märgib, et varasemad aju mikrostruktuuri uuringud on tuginenud peamiselt loommudelitele ja inimkoeproovidele. Lisaks on mõnede nende varasemate leidude kehtivus seatud kahtluse alla huvipakkuvate "käsitsi joonistatud" piirkondade statistiliste analüüside kasutamise tõttu, mis nõudis teadlastelt palju subjektiivseid otsuseid valitud piirkondade kuju, suuruse ja asukoha kohta. Piirkondades. Sellised valimised võivad tulemusi moonutada, ütleb Lui.

Autorid märgivad, et uues uuringus välditi seda probleemi, kasutades masinõpet, et analüüsida terveid pildirühmi ilma arvutit kindlasse asukohta suunamata, aidates kõrvaldada inimeste eelarvamusi.

Uuringu jaoks esitas meeskond tehisintellekti programmidele olemasolevaid andmeid tervete meeste ja naiste aju MRI-proovide kohta, täpsustades ka iga skaneeringu bioloogilise soo. Kuna need mudelid loodi selleks, et kasutada keerukaid statistilisi ja matemaatilisi tehnikaid, et saada aja jooksul andmete kogunemisel "targemaks", õppisid nad lõpuks iseseisvalt bioloogilist sugu eristama. Oluline on märkida, et programmidel oli keelatud kasutada oma määramiseks üldist aju suurust ja kuju, ütleb Lui.

Tulemuste kohaselt tuvastasid kõik mudelid 92–98% juhtudest skaneeringutest soo õigesti. Mitmed funktsioonid aitasid masinatel teha järeldusi, sealhulgas seda, kui kergesti ja millises suunas vesi läbi ajukoe liikuda saab.

Need tulemused rõhutavad mitmekesisuse tähtsust inimese ajust pärinevate haiguste uurimisel,“ ütles uuringu kaasautor Junbo Chen, MS, NYU Tandon School of Engineering Schooli doktorant.

"Kui mehi kasutatakse erinevate häirete standardmudelina, nagu ajalooliselt on juhtunud, võivad teadlased kriitilistest arusaamadest ilma jääda," lisas uuringu kaasautor Vara Lakshmi Bayanagari, MS, NYU Tandoni kraadiõppur. Tehnikakool.

Bayanagari hoiatab, et kuigi tehisintellekti tööriistad võivad anda teada erinevustest ajurakkude korralduses, ei suutnud need paljastada, milline sugupool millistele funktsioonidele rohkem kaldub. Ta lisab, et uuring klassifitseeris sugu geneetilise teabe põhjal ja hõlmas ainult cissooliste meeste ja naiste MRI-uuringuid.

Autorid ütlesid, et töörühm kavatseb täiendavalt uurida sooliste erinevuste arengut aju struktuuris aja jooksul, et paremini mõista keskkonna-, hormonaalsete ja sotsiaalsete tegurite rolli nendes muutustes.

Töö avaldati ajakirjas Scientific Reports.