Зачем искусственный интеллект научили сканировать сетчатку?
Зачем искусственный интеллект научили сканировать сетчатку?
Глаза – это зеркало души, но профессор Pankaj Kapahi из Buck Institute (США) считает, что глаза – это еще и зеркало старения человека. Недавно специалисты из лаборатории профессора, а также из Google Health и центральной больницы Цукерберга в Сан-Франциско провели исследования, в ходе которых подтвердилось: сетчатка может рассказать о человеке гораздо больше, чем мы думали раньше. Ученые с помощью искусственного интеллекта (ИИ) модифицировали визуализацию глазного дна, богатого кровеносными сосудами. Эта неинвазивная технология «eyeAge» оказалась более точным и дешевым методом отслеживания возрастных изменений по сравнению с аналогами. Ученые также выявили генетические факторы, влияющие на состояние сетчатки (публикация в eLife).
Почему это важно?
Паспорт человека не всегда отражает его реальный возраст. Нередко биологический возраст заметно отличается от хронологического, а его точное определение важно для тактики ведения и лечения пациентов, равно как и для фундаментального развития геронтологии.
Чем новые «часы» лучше старых?
Всё дело в том, что имеющиеся на данный момент технологии определения биологического возраста не слишком точны, особенно в коротких временных промежутках, инвазивны и дорого стоят. Это связано с тем, что большая часть таких методик основана на биомаркерах крови, а они значительно подвержены ежедневным колебаниям и на них с легкостью влияют многочисленные факторы, такие как прием пищи или различные инфекции. Новая разработка «eyeAge» практически лишена подобных недостатков и имеет погрешность всего 2,86-3,30 года.
«Всё вижу по глазам»
Всё больше данных свидетельствует о том, что микроциркуляторная сеть сетчатки может быть надежным индикатором общего состояния системы кровообращения организма и мозга. Изменения в глазу сопровождают старение и многие возрастные заболевания, включая возрастную макулярную дегенерацию (ВМД), диабетическую ретинопатию, болезнь Паркинсона и Альцгеймера. При исследовании глаз офтальмологи часто могут обнаружить ранние симптомы СПИДа, хронически высокое кровяное давление и опухоли, что неудивительно, ведь любые незначительные изменения в сосудистой системе сначала проявляются в мельчайших кровеносных сосудах, а капилляры в сетчатке являются одними из самых мелких в организме.
Как работает «eyeAge»?
Деликатные изменения мельчайших кровеносных сосудов глаза часто остаются незамеченными даже самыми сложными приборами, что требует использования глубокого машинного обучения, создателем которого выступила компания Google Research. Исследователи из Google вместе с коллегами из других компаний разработали модели для прогнозирования диабетической ретинопатии по изображениям сетчатки и использовали эту систему для выявления по меньшей мере 39 глазных заболеваний, включая глаукому, диабетическую ретинопатию и ВМД, а также неглазных заболеваний, таких как почечную недостаточность (ХБП) и ССЗ.
Ученые обучили и настроили ИИ для eyeAge, используя набор хорошо изученных данных EyePACS, в котором проанализировано свыше 100 000 пациентов, а затем применили получившийся алгоритм прогноза к пациентам из британского биобанка (это более 64 000 пациентов).
Технология будущего
EyeAge может стать действительно ценным инструментом для отслеживания эффективности вмешательств, направленных на замедление процесса старения», – говорит Kapahi.
«Результаты показывают, что потенциально менее чем через год мы сможем определять траекторию старения с точностью 71%, отмечая заметные изменения в глазах тех, кто проходит лечение, и обеспечивая действенную оценку геро-защитной терапии».
Связь с генетикой
Исследование GWAS (genome-wide association studies = полногеномный поиск ассоциаций) позволило найти генетические корреляты старения. Было идентифицировано почти 30 генов из образцов пациентов, которые были связаны со снижением зрения, диабетом, потерей слуха, болезнью Альцгеймера, ССЗ и инсультом.
Ранее было показано, что один из генов (ALKAL2) негативно влияет на продолжительность жизни у дрозофилы. Когда ученые отключил этот ген у мух, это улучшило их зрение в более позднем возрасте и продлило продолжительность жизни. Поэтому здоровье глаз напрямую связано с процессами старения.
«В ходе дальнейшей работы мы постараемся понять как гены, которые уже связаны с другими возрастными заболеваниями, влияют на изменения, которые мы наблюдаем в глазу», – подытоживает Kapahi.
