Instrumentul de inteligență artificială dezvăluie diferențe de sex în structura creierului

Programele computerizate de inteligență artificială (AI) care procesează scanările RMN dezvăluie diferențe în organizarea creierului bărbaților și femeilor la nivel celular, arată un nou studiu. Aceste diferențe au fost găsite în substanța albă, țesut situat în primul rând în stratul interior al creierului uman care facilitează comunicarea între regiuni.

Se știe că bărbații și femeile suferă diferit de scleroză multiplă, tulburări din spectrul autist, migrene și alte probleme ale creierului și prezintă simptome diferite. O înțelegere detaliată a modului în care sexul biologic afectează creierul este văzută ca o modalitate de a îmbunătăți instrumentele de diagnostic și tratamentele. Cu toate acestea, deși dimensiunea, forma și greutatea creierului au fost studiate, cercetătorii au doar o înțelegere parțială a structurii sale la nivel celular.

Noul studiu, condus de cercetătorii de la NYU Langone Health, a folosit o tehnică AI numită învățare automată pentru a analiza mii de scanări RMN ale creierului a 471 de bărbați și 560 de femei. Rezultatele au arătat că programele de calculator ar putea distinge cu precizie între creierul masculin și cel feminin, dezvăluind modele structurale și complexe care erau invizibile pentru ochiul uman.

Rezultatele au fost confirmate de trei modele diferite de IA concepute pentru a determina sexul biologic, folosind punctele lor forte relative fie pentru a se concentra pe zone mici de substanță albă, fie pentru a analiza conexiunile în regiuni mari ale creierului.

„Descoperirile noastre oferă o înțelegere mai clară a structurii creierului uman viu, ceea ce poate oferi noi perspective asupra numărului de tulburări psihiatrice și neurologice și de ce se pot prezenta diferit la bărbați și la femei”, a spus autorul principal al studiului. Și neuroradiologul Yvonne Luey, MD.

Luy, profesor și vicepreședinte de cercetare în departamentul de radiologie de la NYU Grossman School of Medicine, observă că studiile anterioare ale microstructurii creierului s-au bazat în principal pe modele animale și mostre de țesut uman. În plus, validitatea unora dintre aceste descoperiri anterioare a fost pusă sub semnul întrebării prin utilizarea analizelor statistice ale regiunilor de interes „desenate manual”, ceea ce a cerut cercetătorilor să ia multe decizii subiective cu privire la forma, dimensiunea și locația selectate. Regiuni. Astfel de alegeri ar putea distorsiona rezultatele, spune Lui.

Noul studiu a evitat această problemă utilizând învățarea automată pentru a analiza grupuri întregi de imagini fără a îndrepta computerul către o anumită locație, ajutând la eliminarea părtinirii umane, notează autorii.

Pentru studiu, echipa a început prin a furniza programelor de inteligență artificială datele existente din probele de scanări ale creierului RMN ale bărbaților și femeilor sănătoase, specificând, de asemenea, sexul biologic al fiecărei scanări. Deoarece aceste modele au fost concepute pentru a utiliza tehnici statistice și matematice sofisticate pentru a deveni „mai inteligente” în timp, pe măsură ce datele s-au acumulat, în cele din urmă au „învățat” să distingă singuri sexul biologic. Este important să rețineți că programelor li sa interzis utilizarea dimensiunii și formei generale a creierului pentru determinările lor, spune Lui.

Conform rezultatelor, toate modelele au identificat corect sexul din scanări în 92% - 98% din cazuri. Mai multe caracteristici au ajutat în special aparatele să ajungă la concluzii, inclusiv cât de ușor și în ce direcție se poate mișca apa prin țesutul cerebral.

„Aceste rezultate evidențiază importanța diversității atunci când se studiază bolile care își au originea în creierul uman”, a spus coautorul studiului Junbo Chen, MS, doctorand la NYU Tandon School of Engineering.

„Dacă, așa cum a fost cazul istoric, bărbații sunt folosiți ca model standard pentru diferite tulburări, cercetătorii pot pierde informații critice”, a adăugat coautorul studiului Vara Lakshmi Bayanagari, MS, student absolvent de cercetare la NYU Tandon. Scoala de Inginerie.

Bayanagari avertizează că, deși instrumentele AI ar putea raporta diferențe în organizarea celulelor creierului, nu au putut dezvălui sexul care era mai predispus la care caracteristici. Ea adaugă că studiul a clasificat genul pe baza informațiilor genetice și a inclus doar scanări RMN ale bărbaților și femeilor cisgen.

Echipa intenționează să studieze în continuare dezvoltarea diferențelor de sex în structura creierului în timp pentru a înțelege mai bine rolul factorilor de mediu, hormonali și sociali în aceste schimbări, au spus autorii.

Lucrarea a fost publicată în revista Rapoarte științifice.