ИИ различил мозг мужчин и женщин по МРТ с точностью в 98%

Компьютерные программы с искусственным интеллектом (ИИ), обрабатывая результаты МРТ, выявили различия в устройстве мозга мужчин и женщин на клеточном уровне. В ходе нового исследования эти изменения обнаружили в белом веществе. В отличие от спинного мозга, в головном белое вещество находится внутри и окружено серым веществом (корой). Белое вещество, в частности, способствует взаимосвязи между отделами головного мозга.


Известно, что мужчины и женщины с неодинаковыми частотой и симптомами страдают рассеянным склерозом, различными формами аутизма, мигренями и другими проблемами с мозгом. Поэтому доскональное понимание того, как биологический пол влияет на мозг, важно для диагностики и выбора лечения. Хотя различия в размере мозга, форме и массе давно изучены, у исследователей до сих пор нет полного представления о строении мозга на клеточном уровне.

Специалисты из больницы NYU Langone Health провели исследование с использованием технологии ИИ с машинным обучением. В ходе изучения проанализировали тысячи МРТ-снимков головного мозга 471 мужчины и 560 женщин. Результаты показали, что компьютерные программы способны точно различать мужской и женский мозг, выявляя неочевидные закономерности в структуре.

Выводы подтвердили тремя различными моделями ИИ, разработанными для определения биологического пола либо на основе небольших участков белого вещества, либо при анализе взаимосвязей в более крупных отделах мозга.


— Ивонн Луи, старший автор исследования, нейрорадиолог, доктор медицинских наук.

Луи отметила, что предыдущие исследования микроструктуры мозга в значительной степени основывались на животных и на образцах тканей человека. Кроме того, есть основания сомневаться в некоторых из прежних выводов, которые подчас полагались на статистический анализ «нарисованных от руки» отделов мозга. В общем, предыдущим исследователям приходилось принимать множество субъективных решений о форме, размере и расположении изучаемых участков центральной нервной системы.

Результаты нового исследования позволили избежать этой проблемы с искажением данных. Машинное обучение для анализа многих изображений исключало субъективную оценку и человеческий фактор.

Для исследования ИИ предоставили примеры существующих данных сканирования мозга здоровых мужчин и женщин. А затем загрузили в программы сведения о биологическом поле каждого отсканированного мозга. Поскольку компьютерные программы было созданы для постоянного обучения с помощью сложных статистических и математических методов, они в итоге начали самостоятельно различать биологический пол по снимкам МРТ. Важно отметить, что ПО запретили учитывать размеры и форму мозга для получаемых выводов, подчеркнула Луи.

В итоге все модели на базе ИИ правильно определяли пол участников сканирования в 92–98% случаев. Несколько особенностей, в частности, помогли ПО сделать свои выводы, в том числе о том, как и в каком направлении внутренние жидкости могут перемещаться в тканях мозга.

Соавтор исследования Вара Лакшми Баянагари пояснила, что исторически мужчин использовали в качестве стандартной модели для лечения различных заболеваний. Однако при таком подходе можно упустить важную информацию, ведь в медицине крайне важна точность и конкретность.

В следующем году коллектив авторов планирует изучить структуры мозга с учётом половых различий с течением времени. Это помогло бы лучше понять экологические, гормональные и социальные факторы, влияющие на здоровье.