IA dezvăluie diferențe cerebrale distincte între bărbați și femei

Getting your Trinity Audio player ready...

Un studiu publicat recent în revista Neuroscience, indică cum cercetătorii folosesc inteligența artificială pentru a dezvălui diferențe distincte la nivel celular în creierele bărbaților și femeilor, concentrându-se pe materia albă. Aceste descoperiri arată că IA poate identifica cu precizie tiparele cerebrale bazate pe sex, invizibile ochiului uman.

Studiul sugerează că înțelegerea acestor diferențe poate îmbunătăți instrumentele de diagnosticare și tratamentele pentru tulburările cerebrale. Această cercetare subliniază necesitatea diversității în studiile cerebrale pentru a asigura o înțelegere cuprinzătoare a bolilor neurologice.

Există anumite fapte cheie prin care sunt suținute ipotezele studiului printre care:

Acuratețea IA: Modelele IA au identificat sexul biologic în scanările RMN cu o acuratețe de 92%-98%.
Concentrarea pe materia albă: Diferențele au fost găsite în materia albă a creierului, esențială pentru comunicarea interregională.
Diagnostic îmbunătățit: Înțelegerea diferențelor cerebrale bazate pe sex poate îmbunătăți diagnosticarea și tratamentele pentru tulburări precum scleroza multiplă și autismul.
Programele de inteligență artificială (IA) care procesează rezultatele RMN arată diferențe în modul în care creierele bărbaților și femeilor sunt organizate la nivel celular, arată un nou studiu. Aceste variații au fost observate în materia albă, țesut situat în principal în stratul cel mai profund al creierului uman, care favorizează comunicarea între regiuni.

Se știe că bărbații și femeile experimentează scleroza multiplă, tulburarea de spectru autist, migrenele și alte probleme cerebrale la rate diferite și cu simptome variate.Prin urmare, o înțelegere detaliată a modului în care sexul biologic afectează creierul este văzută ca o modalitate de a îmbunătăți instrumentele de diagnosticare și tratamentele. Cu toate acestea, deși dimensiunea, forma și greutatea creierului au fost explorate, cercetătorii au doar o imagine parțială a structurii creierului la nivel celular. Conduși de cercetătorii de la NYU Langone Health, noul studiu a folosit o tehnică IA numită învățare automată pentru a analiza mii de scanări RMN ale creierului de la 471 de bărbați și 560 de femei.

Rezultatele au arătat că programele computerizate puteau distinge cu precizie între creierele bărbaților și femeilor biologice prin observarea tiparelor în structură și complexitate care erau invizibile ochiului uman. Descoperirile au fost validate de trei modele diferite de IA, concepute pentru a identifica sexul biologic folosindu-se de punctele lor forte relative în fie focalizarea pe porțiuni mici de materie albă, fie analizarea relațiilor pe regiuni mai mari ale creierului.

“Descoperirile noastre oferă o imagine mai clară a modului în care este structurat un creier uman viu, ceea ce poate, la rândul său, să ofere noi perspective asupra modului în care se dezvoltă multe tulburări psihiatrice și neurologice și de ce se pot manifesta diferit la bărbați și femei,” a spus autoarea principală a studiului și neuroradiologul Yvonne Lui, MD.

Lui, profesor și vicepreședinte pentru cercetare în Departamentul de Radiologie de la NYU Grossman School of Medicine, notează că studiile anterioare ale microstructurii creierului s-au bazat în mare parte pe modele animale și probe de țesut uman. În plus, validitatea unor dintre aceste constatări anterioare a fost pusă sub semnul întrebării pentru că se bazau pe analize statistice ale unor “regiuni de interes” desenate manual, ceea ce însemna că cercetătorii trebuiau să ia multe decizii subiective despre forma, dimensiunea și locația regiunilor pe care le alegeau. Astfel de alegeri pot potențial să distorsioneze rezultatele, spune Lui. Rezultatele noului studiu, publicate online pe 14 mai în jurnalul Scientific Reports, au evitat această problemă folosind învățarea automată pentru a analiza întregi grupuri de imagini fără a cere computerului să inspecteze vreun punct specific, ceea ce a ajutat la eliminarea prejudecăților umane, spun autorii.

Pentru cercetare, echipa a început prin a furniza programelor IA exemple existente de scanări ale creierului de la bărbați și femei sănătoși și, de asemenea, a informat programele despre sexul biologic al fiecărei scanări cerebrale. Deoarece aceste modele au fost concepute pentru a utiliza metode statistice și matematice complexe pentru a deveni “mai inteligente” în timp, pe măsură ce acumulau mai multe date, ele au “învățat” în cele din urmă să distingă sexul biologic pe cont propriu. Important, programele au fost restricționate de la a folosi dimensiunea și forma generală a creierului pentru a-și face determinările, spune Lui.

Conform rezultatelor, toate modelele au identificat corect sexul subiecților în scanări între 92% și 98% din timp. Mai multe caracteristici au ajutat mașinile să facă determinările lor, inclusiv cât de ușor și în ce direcție ar putea să se miște apa prin țesutul cerebral.

“Aceste rezultate subliniază importanța diversității atunci când studiem bolile care apar în creierul uman,” spune co-autorul principal al 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 diverse tulburări, cercetătorii pot rata informații critice,” a adăugat co-autorul principal al studiului Vara Lakshmi Bayanagari, MS, asistent de cercetare la NYU Tandon School of Engineering. Bayanagari avertizează că, deși instrumentele IA puteau raporta diferențe în organizarea celulelor cerebrale, ele nu puteau dezvălui care sex era mai probabil să aibă care caracteristici. Ea adaugă că studiul a clasificat sexul pe baza informațiilor genetice și a inclus doar RMN-uri de la bărbați și femei cis-gen.

Conform autorilor, echipa intenționează să exploreze în continuare dezvoltarea diferențelor structurale cerebrale legate de sex în timp pentru a înțelege mai bine factorii de mediu, hormonali și sociali care ar putea juca un rol în aceste schimbări.