Kredit: Domain Publik Pixabay/CC0
Otak manusia menyimpan banyak petunjuk tentang kesehatan jangka panjang seseorang—pada kenyataannya, penelitian menunjukkan bahwa usia otak seseorang adalah prediktor risiko kesehatan dan penyakit di masa depan yang lebih berguna dan akurat daripada tanggal lahir mereka. Sekarang, model kecerdasan buatan (AI) baru yang menganalisis pemindaian otak magnetic resonance imaging (MRI) yang dikembangkan oleh para peneliti USC dapat digunakan untuk secara akurat menangkap penurunan kognitif yang terkait dengan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer jauh lebih awal daripada metode sebelumnya.
Penuaan otak dianggap sebagai biomarker yang dapat diandalkan untuk risiko penyakit neurodegeneratif. Risiko tersebut meningkat ketika otak seseorang menunjukkan ciri-ciri yang tampak “lebih tua” dari yang diharapkan untuk orang seusianya. Dengan memanfaatkan kemampuan pembelajaran mendalam dari model AI baru tim untuk menganalisis pemindaian, para peneliti dapat mendeteksi penanda anatomi otak halus yang sebaliknya sangat sulit dideteksi dan berkorelasi dengan penurunan kognitif. Temuan mereka, yang diterbitkan pada Selasa, 2 Januari, dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences, menawarkan pandangan sekilas tentang kognisi manusia yang belum pernah terjadi sebelumnya.
“Studi kami memanfaatkan kekuatan pembelajaran mendalam untuk mengidentifikasi area otak yang menua dengan cara yang mencerminkan penurunan kognitif yang dapat menyebabkan Alzheimer,” kata Andrei Irimia, asisten profesor gerontologi, teknik biomedis, biologi kuantitatif & komputasi, dan ilmu saraf. di USC Leonard Davis School of Gerontology dan penulis penelitian yang sesuai.
“Orang-orang menua pada tingkat yang berbeda, dan begitu juga jenis jaringan dalam tubuh. Kita mengetahui hal ini dalam bahasa sehari-hari ketika kita mengatakan, ‘Si anu berumur empat puluh, tetapi kelihatannya tiga puluh. Gagasan yang sama berlaku untuk otak. Otak empat puluh -tahun mungkin terlihat ‘muda’ seperti otak orang berusia tiga puluh tahun, atau mungkin terlihat ‘setua’ seperti otak orang berusia enam puluh tahun.”
Alternatif yang lebih akurat untuk metode yang ada
Irimia dan timnya menyusun MRI otak dari 4.681 peserta yang normal secara kognitif, beberapa di antaranya mengalami penurunan kognitif atau penyakit Alzheimer di kemudian hari.
Dengan menggunakan data ini, mereka membuat model AI yang disebut jaringan saraf untuk memprediksi usia peserta dari MRI otak mereka. Pertama, para peneliti melatih jaringan untuk menghasilkan peta anatomi otak terperinci yang mengungkapkan pola penuaan subjek tertentu. Mereka kemudian membandingkan usia otak yang dirasakan (biologis) dengan usia sebenarnya (kronologis) dari peserta penelitian. Semakin besar perbedaan antara keduanya, semakin buruk skor kognitif peserta, yang mencerminkan risiko Alzheimer
Hasilnya menunjukkan bahwa model tim dapat memprediksi usia sebenarnya (kronologis) dari peserta yang secara kognitif normal dengan kesalahan absolut rata-rata 2,3 tahun, yaitu sekitar satu tahun lebih akurat daripada model peraih penghargaan untuk estimasi usia otak yang menggunakan arsitektur jaringan saraf yang berbeda.
“AI yang dapat ditafsirkan dapat menjadi alat yang ampuh untuk menilai risiko Alzheimer dan penyakit neurokognitif lainnya,” kata Irimia, yang juga memegang posisi fakultas di USC Viterbi School of Engineering dan USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. “Semakin dini kita dapat mengidentifikasi orang yang berisiko tinggi terkena penyakit Alzheimer, semakin awal dokter dapat mengintervensi dengan pilihan pengobatan, pemantauan, dan manajemen penyakit. Apa yang membuat AI sangat kuat adalah kemampuannya untuk mendeteksi fitur penuaan yang halus dan kompleks dibandingkan metode lain tidak bisa dan itu adalah kunci dalam mengidentifikasi risiko seseorang bertahun-tahun sebelum mereka mengembangkan kondisi tersebut.”
Usia otak berbeda menurut jenis kelamin
Model baru ini juga mengungkapkan perbedaan spesifik jenis kelamin dalam bagaimana penuaan bervariasi di seluruh wilayah otak. Bagian tertentu dari otak menua lebih cepat pada laki-laki daripada perempuan, dan sebaliknya.
Laki-laki, yang berisiko lebih tinggi mengalami gangguan motorik akibat penyakit Parkinson, mengalami penuaan lebih cepat di korteks motorik otak, area yang bertanggung jawab untuk fungsi motorik. Temuan juga menunjukkan bahwa, di antara wanita, penuaan tipikal mungkin relatif lebih lambat di belahan otak kanan.
Bidang studi yang muncul menunjukkan janji untuk pengobatan yang dipersonalisasi
Penerapan pekerjaan ini jauh melampaui penilaian risiko penyakit. Irimia membayangkan sebuah dunia di mana metode pembelajaran mendalam baru yang dikembangkan sebagai bagian dari penelitian digunakan untuk membantu orang memahami seberapa cepat mereka menua secara umum.
“Salah satu aplikasi terpenting dari pekerjaan kami adalah potensinya untuk membuka jalan bagi intervensi khusus yang mengatasi pola penuaan unik setiap individu,” kata Irimia.
“Banyak orang akan tertarik untuk mengetahui tingkat penuaan mereka yang sebenarnya. Informasi tersebut dapat memberi kita petunjuk tentang berbagai perubahan gaya hidup atau intervensi yang dapat dilakukan seseorang untuk meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan mereka secara keseluruhan. Metode kami dapat digunakan untuk merancang pasien- rencana perawatan terpusat dan peta penuaan otak yang dipersonalisasi yang mungkin menarik bagi orang-orang dengan kebutuhan dan tujuan kesehatan yang berbeda.”
Penulis studi ini termasuk Phoebe Imms, Anar Amgalan, Nahian F. Chowdhury, Roy J. Massett, dan Nikhil N. Chaudhari dari USC Leonard Davis School of Gerontology; dan Chenzhong Yin, Mingxi Cheng, Xinghe Chen, Paul M. Thompson, dan Paul Bogdan dari USC Viterbi School of Engineering; dan rekan dari Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative.
Informasi lebih lanjut: Chenzhong Yin et al, Pembelajaran mendalam usia otak yang dapat ditafsirkan secara anatomi menangkap gangguan kognitif spesifik domain, Prosiding National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2214634120 Disediakan oleh University of Southern California
Kutipan: Berapa umur otak Anda sebenarnya? Analisis bertenaga AI secara akurat mencerminkan risiko penurunan kognitif dan penyakit Alzheimer (2023, 7 Januari) diambil 7 Januari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-01-brain-ai-powered-analysis-accurately-cognitive. html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.