Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали1 модель искусственного интеллекта (ИИ), которая способна предсказать болезнь Альцгеймера2 (БА) за семь лет до появления симптомов. Результаты эксперимента были опубликованы в журнале Nature Aging.
Для обучения программы ученые использовали клиническую базу данных3 кампуса Калифорнийского университета, который специализируется на биомедицинских исследованиях. Датасет4 насчитывал более 5 миллионов пациентов и охватывал период с 1980 по 2021 год. Почти у трех тысяч человек из загруженного массива была диагностирована болезнь Альцгеймера. На стадии обучения перед моделью стояла задача выявить связи между вероятностью развития БА и различными показателями здоровья. Затем на основе обнаруженных «ассоциаций» ИИ должен был определить, разовьется ли у человека болезнь Альцгеймера в течение семи лет. Точность прогнозирования составила 72%.
Чтобы понять, какая система ассоциативных связей легла в основу прогнозов модели, ученые обратились к специальному инструменту SPOKE (Scalable Precision Medicine Oriented Knowledge Engine). SPOKE представляет собой «гетерогенную сеть знаний», объединяющую клинические данные из электронных медицинских карт. Эту программу исследователи использовали для выявления закономерностей. SPOKE смогла установить связь между болезнью Альцгеймера и высоким уровнем холестерина. Незадолго до публикации результатов исследования эту корреляцию также обнаружили российские ученые, пишет издание «Научная Россия».
Среди основных предикторов5 заболевания у женщин программа выделила остеопороз, при котором кости человека становятся слабыми и хрупкими. Однако ученые из Китая годом ранее опубликовали исследование, результаты которого опровергли гипотезу о причинно-следственной связи между БА и болезнью костно-мышечной системы. Для мужчин прогностическими факторами, согласно SPOKE, являются импотенция6 и аденома предстательной железы (простаты)7. С этими выводами согласны исследователи из Пенсильванского университета (США), которые обнаружили корреляцию между эректильной дисфункцией и ухудшением когнитивных способностей человека.
Дефицит витамина D оказался прогностическим для представителей обоих полов. Но в научном сообществе это открытием не стало. Еще в 2014 году ученые из Эксетерского университета (Великобритания) установили, что умеренная нехватка витамина D связана с повышением риска развития деменции и БА на 53%, а тяжелый дефицит – на 125%.
Выявленные взаимосвязи не означают, что у всех людей с отмеченными симптомами и диагнозами обязательно разовьется болезнь Альцгеймера, отмечают исследователи. «Именно сочетание заболеваний позволяет модели предсказывать возможность развития БА. Наш вывод о том, что остеопороз является одним из нескольких прогностических факторов для женщин, лишь подчеркивает биологическую взаимосвязь между здоровьем костей и риском деменции [а не предсказывает, что женщины с остеопорозом заболеют Альцгеймером со стопроцентной вероятностью]», – заявила8 руководитель эксперимента Элис Тан в пресс-релизе Калифорнийского университета.
Ученые надеются, что в будущем разработанную модель можно будет использовать при выявлении рисков других трудно диагностируемых заболеваний, например красной волчанки9 или эндометриоза10. «Наша модель – это отличный пример того, как можно обрабатывать данные о пациентах с помощью машинного обучения и предсказывать, у кого есть больше шансов заболеть, а также определять, почему возникновение и развитие болезни оказываются возможными», – заключила11 Марина Сирота, старший автор исследования.
- Ссылка открывается только через VPN.
- Болезнь Альцгеймера – заболевание головного мозга, возникающее обычно после 50 лет и характеризующееся прогрессирующим снижением интеллекта, нарушением памяти и изменением личности.
- Ссылка открывается только через VPN.
- Датасет – это обработанный и структурированный массив данных.
- Предиктор – прогностический параметр; средство прогнозирования.
- Эректильная дисфункция, импотенция – дисфункция эрекции, при которой объем полового органа мужчины, его твердость и прямота недостаточны для совершения полового акта.
- Аденома предстательной железы – это доброкачественное увеличение простаты. В отличии от рака предстательной железы, она не содержит раковых клеток и не прорастает в прямую кишку и просвет мочевого пузыря.
- Ссылка открывается только через VPN.
- Красная волчанка – хроническое системное аутоиммунное заболевание, возникающее при повреждении клеток организма собственной иммунной системой.
- Эндометриоз – это заболевание, при котором ткань слизистой оболочки матки (эндометрия) распространяется за пределы полости матки.
- Ссылка открывается только через VPN.