أداة الذكاء الاصطناعي تكشف الاختلافات بين الجنسين في بنية الدماغ

أظهرت دراسة جديدة أن برامج الكمبيوتر ذات الذكاء الاصطناعي (AI) التي تعالج فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي تكشف عن اختلافات في تنظيم أدمغة الرجال والنساء على المستوى الخلوي. تم العثور على هذه الاختلافات في المادة البيضاء، وهي الأنسجة الموجودة بشكل أساسي في الطبقة الداخلية للدماغ البشري والتي تسهل التواصل بين المناطق.

من المعروف أن الرجال والنساء يعانون بشكل مختلف من مرض التصلب المتعدد، واضطراب طيف التوحد، والصداع النصفي ومشاكل الدماغ الأخرى، وتظهر عليهم أعراض مختلفة. يُنظر إلى الفهم التفصيلي لكيفية تأثير الجنس البيولوجي على الدماغ على أنه وسيلة لتحسين أدوات التشخيص والعلاجات. ومع ذلك، على الرغم من دراسة حجم وشكل ووزن الدماغ، إلا أن الباحثين ليس لديهم سوى فهم جزئي لبنيته على المستوى الخلوي.

استخدمت الدراسة الجديدة، التي أجراها باحثون في جامعة نيويورك لانجون هيلث، تقنية الذكاء الاصطناعي تسمى التعلم الآلي لتحليل الآلاف من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي لأدمغة 471 رجلاً و560 امرأة. وأظهرت النتائج أن برامج الكمبيوتر يمكنها التمييز بدقة بين أدمغة الذكور والإناث، وتكشف عن أنماط هيكلية ومعقدة كانت غير مرئية للعين البشرية.

تم تأكيد النتائج من خلال ثلاثة نماذج مختلفة للذكاء الاصطناعي مصممة لتحديد الجنس البيولوجي، وذلك باستخدام قوتها النسبية إما في التركيز على مناطق صغيرة من المادة البيضاء أو تحليل الروابط عبر مناطق الدماغ الكبيرة.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة: "توفر النتائج التي توصلنا إليها فهمًا أوضح لبنية الدماغ البشري الحي، مما قد يقدم رؤى جديدة حول عدد الاضطرابات النفسية والعصبية التي تتطور ولماذا قد تظهر بشكل مختلف لدى الرجال والنساء". وأخصائية الأشعة العصبية إيفون لوي، دكتوراه في الطب.

يشير لوي، الأستاذ ونائب رئيس الأبحاث في قسم الأشعة في كلية الطب بجامعة نيويورك غروسمان، إلى أن الدراسات السابقة للبنية الدقيقة للدماغ اعتمدت في المقام الأول على النماذج الحيوانية وعينات الأنسجة البشرية. بالإضافة إلى ذلك، تم التشكيك في صحة بعض هذه النتائج السابقة من خلال استخدام التحليلات الإحصائية لمناطق الاهتمام "المرسومة يدويًا"، الأمر الذي تطلب من الباحثين اتخاذ العديد من القرارات الشخصية حول شكل وحجم وموقع المناطق المختارة. المناطق. ويقول لوي إن مثل هذه الانتخابات يمكن أن تشوه النتائج.

تجنبت الدراسة الجديدة هذه المشكلة عن طريق استخدام التعلم الآلي لتحليل مجموعات كاملة من الصور دون توجيه الكمبيوتر إلى موقع محدد، مما ساعد على القضاء على التحيز البشري، كما لاحظ المؤلفون.

بالنسبة للدراسة، بدأ الفريق بتزويد برامج الذكاء الاصطناعي بالبيانات الموجودة من عينات فحوصات الدماغ بالرنين المغناطيسي لرجال ونساء أصحاء، مع تحديد الجنس البيولوجي لكل مسح. نظرًا لأن هذه النماذج صُممت لاستخدام تقنيات إحصائية ورياضية متطورة لتصبح "أكثر ذكاءً" بمرور الوقت مع تراكم البيانات، فقد "تعلمت" في النهاية التمييز بين الجنس البيولوجي من تلقاء نفسها. يقول لوي إنه من المهم ملاحظة أن البرامج مُنعت من استخدام حجم وشكل الدماغ الإجمالي لتحديدها.

وفقًا للنتائج، حددت جميع النماذج الجنس بشكل صحيح من خلال عمليات المسح في 92% - 98% من الحالات. ساعدت العديد من الميزات بشكل خاص الآلات في الوصول إلى استنتاجاتها، بما في ذلك مدى سهولة تحرك الماء عبر أنسجة المخ وفي أي اتجاه.

"تسلط هذه النتائج الضوء على أهمية التنوع عند دراسة الأمراض التي تنشأ في الدماغ البشري"، كما قال المؤلف المشارك في الدراسة جونبو تشين، وهو طالب دكتوراه في كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك.

"إذا تم استخدام الرجال، كما كان الحال تاريخيًا، كنموذج قياسي لمختلف الاضطرابات، فقد يفوت الباحثون رؤى نقدية،" أضافت فارا لاكشمي باياناغاري، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وهي طالبة دراسات عليا في جامعة نيويورك تاندون، كلية الهندسة.

يحذر باياناغاري من أنه على الرغم من أن أدوات الذكاء الاصطناعي يمكنها الإبلاغ عن الاختلافات في تنظيم خلايا الدماغ، إلا أنها لا تستطيع الكشف عن الجنس الأكثر عرضة للميزات. وتضيف أن الدراسة صنفت الجنس بناءً على المعلومات الجينية وتضمنت فقط فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي للرجال والنساء المتوافقين مع الجنس.

ويخطط الفريق لمواصلة دراسة تطور الاختلافات بين الجنسين في بنية الدماغ مع مرور الوقت لفهم دور العوامل البيئية والهرمونية والاجتماعية في هذه التغييرات بشكل أفضل.

تم نشر العمل في مجلة التقارير العلمية.