هل يبدو دماغك أصغر أم أكبر من عمره؟

طور علماء من جامعة بن غوريون في النقب ومركز سوروكا الطبي القدرة على التنبؤ بالعمر البيولوجي للدماغ مقارنة بالعمر الزمني باستخدام فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي * تحديد عمر الدماغ قد يستخدم كعلامة بيولوجية مهمة في التعامل مع الأمراض التنكسية ومراقبة تقدمها

ما مدى توافق عمر الدماغ مع عمرك الزمني؟ قام باحثون من جامعة بن غوريون في النقب ومركز سوروكا الطبي بتطوير أداة جديدة ستكون قادرة الآن على تقديم إجابة على هذا السؤال.

إذا كنت تعتقد أن عمر دماغك يتوافق بالضرورة مع عمر جسمك - فكر مرة أخرى. في الحالة الصحية الطبيعية، يكون هذا هو الحال بالفعل، ولكن عندما تكون هناك أمراض دماغية مختلفة، مثل مرض الزهايمر، قد يبدو الدماغ أكبر سنًا. وتظهر الدراسات أيضًا أن الفجوة الكبيرة بين عمر الدماغ والعمر الزمني تنبئ بالأمراض. ولهذه الأسباب، يمكن استخدام تحديد عمر الدماغ كمؤشر بيولوجي مهم في التعامل مع الأمراض التنكسية ومراقبة تقدمها.

قام فريق البحث بتطوير طريقة تعتمد على التعلم العميق للتنبؤ بعمر الدماغ بناءً على قاعدة بيانات كبيرة جدًا من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلية وفحص ما يجعل أدمغتنا تبدو أصغر سنًا أو أكبر. وقد نشرت نتائج البحث مؤخرا في مجلة Human Brain Mapping.

وقام الباحثون بتدريب مجموعة من الشبكات العصبية الاصطناعية على 15 قاعدة بيانات مفتوحة تتضمن أكثر من 10,000 فحص هيكلي بالرنين المغناطيسي لأدمغة الأشخاص الأصحاء الذين تتراوح أعمارهم بين 94 و4 عامًا. بعد مرحلة تدريب الخوارزمية، تنبأت الشبكات العصبية بالعمر الزمني للمواضيع الجديدة (التي لم يتم تدريب الشبكات عليها) خلال انحراف قدره ثلاث سنوات.   

سؤال آخر مثير للاهتمام فحصه الباحثون يتعلق بتحديد المناطق التشريحية التي "تعتمد" عليها الشبكات في عملية التنبؤ بعمر الدماغ. ولتحقيق هذه الغاية، وفي مرحلة الاستدلال من عملية التعلم، أنشأ الباحثون "خرائط توضيحية" باستخدام أدوات حسابية مكنت من استنتاج مدى مساهمة كل منطقة من الدماغ في التنبؤ بالعمر. تم إنشاء هذه الخرائط لكل موضوع، وقد أتاح الجمع بينها استنتاجًا موثوقًا لجميع السكان. وبهذه الطريقة حدد الباحثون أن البطينات الدماغية والتجاويف الدماغية التي تسمى الصهاريج لها أهمية كبيرة في التنبؤ بالعمر الزمني للدماغ. تمهد هذه النتائج الجديدة طرقًا جديدة ومثيرة للاهتمام للبحث المستقبلي.

ووفقا للباحثين، "تمثل طريقتنا إمكانية أن يكون عمر الدماغ وانحرافه عن العمر الزمني بمثابة علامة بيولوجية لصحة الدماغ. وستساعد النتائج في تتبع نمو الدماغ وتوفير إنذار مبكر للأمراض، وهي خطوات أساسية في تطوير علاجات فعالة. بالإضافة إلى ذلك، فإن مثل هذا المؤشر الحيوي سيوفر رؤى إضافية حول كيفية تأثير الأمراض على الدماغ."

شارك في البحث طالب الدكتوراه جدعون ليفكوف الذي قاد البحث، الدكتور جدعون روزنتال الذي أنهى دراسة الدكتوراه في جامعة بن غوريون في النقب، وكلاهما من قسم العلوم المعرفية والدماغية، البروفيسور إيلان شلف، المدير من معهد التصوير في مركز سوروكا الطبي، والدكتور تامي ريكلين رافيف من كلية الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر والبروفيسور جاليا أفيدان من أقسام علم النفس والعلوم المعرفية والدماغية. وجميعهم أيضًا أعضاء في مركز زالوتوفسكي لعلم الأعصاب في جامعة بن غوريون في النقب.

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
خوارزمية جديدة تعتمد على التعلم العميق تقضي تقريبًا على الحاجة إلى الجادولينيوم في فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي
أقوى أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي في العالم وما هو المناسب لنا في المستقبل في هذا المجال
تم الانتهاء من مشروع بناء أطلس الدماغ البشري