Un nou model de inteligență artificială măsoară viteza de îmbătrânire a creierului

O echipă de cercetători de la Universitatea din California de Sud (USC) a dezvoltat un model de inteligență artificială (IA) capabil să măsoare viteza cu care îmbătrânește creierul uman. Această descoperire ar putea deveni un instrument esențial în prevenirea și tratarea declinului cognitiv și a demenței. Tehnologia analizează imagini RMN pentru a evalua schimbările cerebrale în timp și pentru a prezice riscul de deteriorare cognitivă.

Context

Îmbătrânirea biologică a creierului nu este neapărat echivalentă cu vârsta cronologică a unei persoane. Două persoane cu aceeași vârstă pot avea diferențe semnificative în sănătatea creierului, în funcție de factori genetici, stil de viață și expunerea la factori de risc.

Până acum, metodele de estimare a vârstei biologice foloseau probe de sânge, dar acestea nu reflectă cu acuratețe îmbătrânirea creierului, din cauza barierei hematoencefalice. În schimb, analiza scanărilor RMN oferă o modalitate non-invazivă de a măsura direct modificările structurale ale creierului.

Despre studiul actual

Echipa condusă de Andrei Irimia, profesor asociat la USC Leonard Davis School of Gerontology, a dezvoltat un nou model bazat pe rețele neuronale convoluționale tridimensionale (3D-CNN). Această tehnologie a fost antrenată pe peste 3.000 de scanări RMN ale adulților sănătoși și pacienților cu Alzheimer.

Modelul analizează modificările structurale ale creierului între două scanări RMN realizate la momente diferite, oferind o măsurare precisă a ritmului de îmbătrânire. Spre deosebire de modelele anterioare, care doar estimau dacă un creier era „mai bătrân” decât vârsta cronologică, noua metodă poate determina dacă rata de îmbătrânire a creierului se accelerează și în ce regiuni apar schimbările cele mai rapide.

Principalele descoperiri

• O viteză crescută de îmbătrânire a creierului este corelată cu un risc mai mare de declin cognitiv.
• Modelul poate identifica persoanele cu îmbătrânire cerebrală accelerată înainte de apariția simptomelor de demență.
• Regiunile cerebrale îmbătrânesc cu viteze diferite, iar acest proces variază între bărbați și femei.
• Algoritmul a fost validat pe un grup de 104 adulți sănătoși și 140 de pacienți cu Alzheimer, arătând o corelație puternică între ritmul îmbătrânirii creierului și modificările cognitive observate la testele de memorie și funcție executivă.

Implicații și perspective viitoare

Acest model ar putea deveni un biomarker timpuriu pentru detectarea riscului de Alzheimer și a altor tulburări neurodegenerative. În prezent, majoritatea tratamentelor pentru Alzheimer sunt administrate prea târziu, când boala a avansat semnificativ. Detectarea accelerării îmbătrânirii creierului în faze incipiente ar putea permite intervenții mai eficiente.

Irimia și echipa sa explorează posibilitatea de a folosi acest model pentru a estima riscul individual de Alzheimer, creând instrumente predictive care ar putea ghida deciziile terapeutice.

„Unul dintre obiectivele noastre este să putem spune: ‘Această persoană are un risc de 30% pentru Alzheimer’. Nu suntem încă acolo, dar lucrăm la asta,” a declarat Irimia.

Concluzie

Modelul de inteligență artificială dezvoltat de cercetătorii USC reprezintă un pas major în monitorizarea îmbătrânirii cerebrale. Acesta ar putea deveni un instrument esențial pentru prevenirea, diagnosticul și tratamentul demenței, oferind o metodă precisă și non-invazivă de măsurare a modificărilor cerebrale în timp. Cercetările viitoare vor investiga factorii genetici, de mediu și stilul de viață care influențează aceste procese, deschizând noi direcții pentru medicina personalizată.