KI misst die Geschwindigkeit, mit der das Gehirn altert

Künstliche Intelligenz wird nun zur Liste der möglichen Instrumente zur Altersbestimmung hinzugefügt. Eine in , PNAS ‘ veröffentlichte Studie stellt ein neues künstliches Intelligenzmodell vor, das misst, wie schnell das menschliche Gehirn altert und ein neues Instrument zum Verständnis, zur Vorbeugung und Behandlung von kognitivem Abbau und Demenz sein könnte.

Das von einem Team der University of California in San Francisco entwickelte Tool kann durch die Analyse von Magnetresonanztomographien (MRT) das Tempo von Veränderungen im Gehirn nichtinvasiv verfolgen. Eine schnellere Alterung des Gehirns korreliert eng mit einem höheren Risiko eines kognitiven Abbaus, bemerkt Andrei Irimia .

„KI könnte die Art und Weise verändern, wie wir die Gesundheit des Gehirns überwachen, sowohl im Forschungslabor als auch in der Klinik“, sagt er. Zu wissen, wie schnell das Gehirn altert, kann sehr nützlich sein.

Das biologische Alter unterscheidet sich vom chronologischen Alter einer Person. Zwei Menschen mit gleichem Geburtsalter können aufgrund der Leistungsfähigkeit ihrer Körperfunktionen und des auf Zellebene scheinbaren „Alters“ ihres Körpergewebes ein sehr unterschiedliches biologisches Alter aufweisen.

Bei einigen Tests zur Bestimmung des biologischen Alters werden Blutproben verwendet, um die epigenetische Alterung und die DNA-Methylierung zu messen, die die Rolle der Gene in der Zelle beeinflusst. Allerdings sei die Bestimmung des biologischen Alters anhand von Blutproben keine gute Strategie zur Ermittlung des Gehirnalters, erklärte Irimia.

Mit diesem neuen 3D-CNN-Neuralnetzwerkmodell, das MRT-Scans derselben Person über einen bestimmten Zeitraum vergleicht, kann die Alterung des Gehirns genauer gemessen werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden identifiziert dieser Ansatz neuroanatomische Veränderungen, die mit beschleunigter oder verzögerter Alterung verbunden sind, und erstellt Karten, die wichtige Gehirnbereiche hervorheben.

Bei der Anwendung auf eine Gruppe von 104 kognitiv gesunden Erwachsenen und 140 Patienten mit Alzheimer-Krankheit korrelierten die Schätzungen des neuen Modells zur Geschwindigkeit der Gehirnalterung eng mit Veränderungen in den zu beiden Zeitpunkten durchgeführten Tests der kognitiven Funktion.

„Die Übereinstimmung dieser Messungen mit den Ergebnissen kognitiver Tests weist darauf hin, dass das Konzept als früher Biomarker für einen Rückgang der neurokognitiven Fähigkeiten dienen könnte“, sagte Bogdan. „Darüber hinaus zeigt es seine Anwendbarkeit sowohl bei kognitiv normalen Personen als auch bei Personen mit kognitiven Beeinträchtigungen.“

Das Modell verfügt über das Potenzial, sowohl das gesunde Altern als auch den Krankheitsverlauf besser zu charakterisieren. Seine Vorhersagekraft könnte eines Tages dazu genutzt werden, zu beurteilen, welche Behandlungen auf der Grundlage individueller Merkmale am wirksamsten wären.

Das neue Modell konnte zwischen unterschiedlichen Alterungsraten in verschiedenen Gehirnregionen unterscheiden. Eine eingehendere Untersuchung dieser Unterschiede – einschließlich der Frage, wie sie je nach genetischen, Umwelt- und Lebensstilfaktoren variieren – könnte Aufschluss darüber geben, wie sich unterschiedliche Pathologien im Gehirn entwickeln, sagt Irimia.

Die Studie zeigte auch, dass die Geschwindigkeit der Gehirnalterung in bestimmten Regionen bei beiden Geschlechtern unterschiedlich ist. Dies könnte Aufschluss darüber geben, warum Männer und Frauen unterschiedlich stark gefährdet sind, an neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer zu erkranken.