Визуализация возраста мозга
Может ли машинное обучение определить биологический возраст чьего-либо мозга?
Сколько тебе лет? А как насчет вашего тела и вашего мозга? Люди привыкли отвечать на этот вопрос, считая годы от рождения. Однако биологический возраст можно также измерить, глядя на целостность ДНК в клетках или измеряя уровни белков в крови. Независимо от того, идет ли речь о хронологическом возрасте или биологическом возрасте, каждый из них является просто показателем общего состояния здоровья, но люди с одинаковым хронологическим возрастом могут иметь разный биологический возраст, и наоборот.
Существуют различные методы визуализации, которые можно использовать для изучения мозга. Метод, называемый МРТ, выявляет структуру мозга и различные типы тканей, такие как белое и серое вещество. Функциональные МРТ (сокращенно фМРТ) измеряют активность в различных областях мозга, а электрофизиология регистрирует электрические сигналы, передаваемые между нейронами. Отличительные особенности, измеряемые всеми тремя методами - МРТ, фМРТ и электрофизиологией - связаны со старением. Например, наблюдаются различия между молодыми и пожилыми людьми в соотношении серого и белого вещества, связи между определенными областями мозга и интенсивности нейронной активности.
МРТ с их анатомическими деталями по-прежнему используются для прогнозирования биологического возраста мозга. Паттерны нейрональной активности, зафиксированные с помощью электрофизиологии, также предоставляют информацию о том, насколько хорошо работает мозг. Однако остается неясным, как электрофизиологию можно сочетать с другими методами визуализации мозга, такими как МРТ и фМРТ. Можно ли объединить данные этих трех методов, чтобы лучше предсказать возраст мозга?
Engemann et al. разработал компьютерный алгоритм, объединяющий данные электрофизиологии поверх изображений МРТ и фМРТ, чтобы оценить преимущества этого трехстороннего подхода по сравнению с использованием только МРТ. Для построения компьютерной модели использовались снимки мозга здоровых людей в возрасте от 17 до 90 лет. Эксперименты показали, что сочетание всех трех методов лучше предсказывает возраст мозга. Прогнозы также коррелировали с когнитивной подготовкой людей. Люди, чей мозг был старше их лет, обычно жаловались на качество сна и хуже выполняли задания на память и скорость мышления.
Что особенно важно, Engemann et al. проверил, как алгоритм будет работать, если некоторые данные будут отсутствовать. Это может произойти в клинической практике, когда одни тесты требуются, а другие нет. Положительно, прогноз поддерживался даже при неполных данных, а это означает, что это может быть полезным клиническим инструментом для характеристики мозга.
Первоначально опубликовано на https://elifesciences.org/digests/54055.
