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.
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.
Наши результаты дают более чёткую картину того, как устроен живой человеческий мозг. А это, в свою очередь, может дать представление о развитии психиатрических и неврологических расстройств, и почему они могут проявляться по-разному у мужчин и у женщин
— 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.
- Дмитрий Ладыгин
- freepik.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Марсианский детектив: аппарат разбил лазером камни на Красной планете и нашел внутри драгоценности
Почему ученые назвали это открытие огромным прорывом в планетологии?...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Разрушен миф о глупой птице-великане: что нашли ученые в черепе додо с Маврикия?
Сейчас наука считает: нелетающий голубь весом 15 килограмм был незаслуженно оболган. На самом деле, он был совсем другим...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...