Kompjuterski programi sa veštačkom inteligencijom (AI) koji obrađuju rezultate magnetne rezonance pokazuju razlike u tome kako su mozgovi muškaraca i žena organizovani na ćelijskom nivou, pokazuje nova studija. Ove varijacije su primećene u beloj materiji, tkivu koje se prvenstveno nalazi u unutrašnjem sloju ljudskog mozga, koji podstiče komunikaciju između regiona.
Rad se pojavljuje u Scientific Reports.
Poznato je da muškarci i žene doživljavaju multiplu sklerozu, poremećaj autističnog spektra, migrene i druge probleme sa mozgom različitom brzinom i sa različitim simptomima. Detaljno razumevanje kako biološki seks utiče na mozak se stoga posmatra kao način da se poboljšaju dijagnostički alati i tretmani. Međutim, dok su veličina, oblik i težina mozga istraženi, istraživači imaju samo delimičnu sliku o rasporedu mozga na ćelijskom nivou.
Predvođena istraživačima sa NIU Langone Health, nova studija je koristila tehniku veštačke inteligencije koja se zove mašinsko učenje za analizu hiljada MRI skeniranja mozga 471 muškarca i 560 žena. Rezultati su otkrili da kompjuterski programi mogu precizno razlikovati biološki muški i ženski mozak tako što uočavaju obrasce u strukturi i složenosti koji su bili nevidljivi ljudskom oku.
Nalazi su potvrđeni pomoću tri različita AI modela dizajnirana da identifikuju biološki pol koristeći njihovu relativnu snagu u nuliranju malih delova bele materije ili analiziranju odnosa u većim regionima mozga.
„Naši nalazi pružaju jasniju sliku o tome kako je živ, ljudski mozak strukturiran, što može zauzvrat ponuditi novi uvid u to koliko se psihijatrijskih i neuroloških poremećaja razvija i zašto se mogu različito prikazati kod muškaraca i žena“, rekao je stariji autor studije i neuroradiolog. Ivonne Lui, MD.
Lui, profesor i potpredsednik za istraživanje na Odeljenju za radiologiju na Medicinskom fakultetu NIU Grossman, napominje da su se prethodne studije mikrostrukture mozga u velikoj meri oslanjale na životinjske modele i uzorke ljudskog tkiva. Pored toga, validnost nekih od ovih prethodnih nalaza dovedena je u pitanje zbog oslanjanja na statističke analize „ručno nacrtanih“ regiona od interesa, što znači da su istraživači morali da donesu mnoge subjektivne odluke o obliku, veličini i lokaciji regiona. izabrali su. Takvi izbori mogu potencijalno da iskrive rezultate, kaže Lui.
Rezultati nove studije izbegli su taj problem korišćenjem mašinskog učenja za analizu čitavih grupa slika bez traženja od računara da pregleda bilo koje određeno mesto, što je pomoglo da se uklone ljudske predrasude, kažu autori.
Za istraživanje, tim je započeo tako što je AI programima dao postojeće primere podataka o skeniranju mozga zdravih muškaraca i žena i takođe rekao mašini da programira biološki pol svakog skeniranja mozga. Pošto su ovi modeli dizajnirani da koriste složene statističke i matematičke metode kako bi vremenom postali „pametniji“ kako su akumulirali više podataka, na kraju su „naučili“ da sami razlikuju biološki pol. Važno je da je programima bilo zabranjeno da koriste ukupnu veličinu i oblik mozga da bi doneli svoje odluke, kaže Lui.
Prema rezultatima, svi modeli su tačno identifikovali pol skeniranih subjekata između 92% i 98% vremena. Nekoliko karakteristika je posebno pomoglo mašinama da donesu svoje odluke, uključujući koliko lako i u kom pravcu voda može da se kreće kroz moždano tkivo.
„Ovi rezultati naglašavaju važnost raznolikosti prilikom proučavanja bolesti koje se javljaju u ljudskom mozgu“, rekao je ko-voditelj studije Junbo Čen, MS, doktorant na NIU Tandon School of Engineering.
„Ako se, kao što je to istorijski bio slučaj, muškarci koriste kao standardni model za različite poremećaje, istraživači mogu propustiti kritički uvid“, dodala je vodeći autor studije Vara Lakshmi Baianagari, MS, diplomirani istraživač na NIU Tandon School of Engineering.
Baianagari upozorava da, iako alati AI mogu izvesti razlike u organizaciji moždanih ćelija, ne mogu otkriti koji pol će verovatnije imati koje karakteristike. Ona dodaje da je studija klasifikovala pol na osnovu genetskih informacija i da je uključivala samo MRI muškaraca i žena cis roda.
Prema autorima, tim sledeće planira da istraži razvoj razlika u strukturi mozga u vezi sa pola tokom vremena kako bi bolje razumeo faktore životne sredine, hormone i društvene faktore koji bi mogli da igraju ulogu u ovim promenama.
