Действительно ли женский мозг сильно отличается от мужского? Ученые проанализировали данные ПЭТ-сканирований 205 людей с помощью алгоритмов машинного обучения и обнаружили, что женский мозг стареет медленнее, чем мозг мужчины. Об этом говорится в исследовании, опубликованном 4 февраля в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета использовали машинное обучение для анализа медицинских сканов и обнаружили, что женский мозг метаболически моложе мужского мозга соответствующего возраста в среднем на 3 года. Этот показатель может влиять на статистику нейродегенеративных заболеваний среди мужчин и женщин.
Как исследовали старение мозга
Команда проанализировала данные 121 женщины и 84 мужчин (возрастной диапазон 20-82 года), используя метод обучения с учителем — random forest регрессию с коррекцией смещения. Метод был применен к данным метаболизма мозга. Алгоритм обучили на данных сканов и протестировали, чтобы сравнить фактический возраст мозга с хронологическим возрастом участников.
-
Для проведения позитронно-эмисионной томографии (ПЭТ) пациенту вводят радиофармпрепарат – субстанцию, способную временно накапливаться в определенных тканях. Благодаря этому эффекту на полученной томограмме можно не только рассмотреть исследуемый участок тела, но и оценить обмен веществ в органах или новообразованиях.
Участники прошли ПЭТ-сканирование головного мозга и сделали структурное МРТ. Сканы использовались для измерения общего потребления глюкозы и кислорода в различных областях мозга. Информация о глюкозе важна для исследования, потому что процесс обработки и преобразования глюкозы меняется с возрастом.
В первом эксперименте исследователи обучили алгоритм на данных ПЭТ-сканирований мужчин. После этого они загрузили в компьютер результаты ПЭТ-сканов женщин, чтобы модель определила возраст их мозга на основе метаболических данных. Средний возраст мозга женщины оказался на 3,8 года меньше реального. Проведя такой же эксперимент в обратном направлении, исследователи обнаружили, что возраст мозга мужчины больше реального на 2,4 года.
Может ли разница в старении зависеть от исследуемой области мозга? Исследователи повторили эксперимент для 60 случайных областей мозга в 1000 перестановок, чтобы обойти эту вероятность. Во всех сценариях мозг женщины оказался моложе. Средняя разница составила 4,7 года (диапазон 1,4-7,9 года).
Динамика старения
«Старение мозга человека характеризуется различной динамикой. У некоторых людей с возрастом происходит снижение когнитивных способностей, в то время как другие сохраняют их почти без изменений до старости. Важно понимать факторы, которые влияют на старение мозга. Это особенно актуально в контексте стареющего населения» — написали исследователи.
Результаты оказались аналогичны как для участников старшего возраста, так и для тех, кому едва за 20. Исследователи считают, что показатели могут помочь в исследованиях причин, почему у мужчин раньше ухудшаются когнитивные способности и развиваются нейродегенеративные болезни (деменция, болезнь Альцгеймера и другие). Теперь ученые проводят исследование с группой взрослых, чтобы выяснить, влияет ли относительная молодость мозга на выраженность когнитивных проблем.
