Quel âge a votre cerveau, vraiment ?
Une analyse alimentée par l'IA reflète avec précision le risque de déclin cognitif et de maladie d'Alzheimer en fonction de l'âge du cerveau.
Le cerveau humain contient de nombreux indices sur la santé à long terme d'une personne. En fait, les recherches montrent que l'âge du cerveau d'une personne est un indicateur plus utile et plus précis des risques pour la santé et des maladies futures que sa date de naissance. Aujourd'hui, un nouveau modèle d'intelligence artificielle (IA) qui analyse les scanners cérébraux d'Imagerie par résonance magnétique (IRM), mis au point par des chercheurs de l'USC, pourrait être utilisé pour détecter avec précision le déclin cognitif lié aux maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, bien plus tôt que les méthodes précédentes.
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Le vieillissement cérébral est considéré comme un biomarqueur fiable du risque de maladie neurodégénérative. Ce risque augmente lorsque le cerveau d'une personne présente des caractéristiques qui semblent plus "vieilles" que prévu pour une personne de son âge. En exploitant la capacité d'apprentissage profond du nouveau modèle d'intelligence artificielle de l'équipe pour analyser les scans, les chercheurs peuvent détecter des marqueurs subtils de l'anatomie cérébrale qui sont autrement très difficiles à détecter et qui sont en corrélation avec le déclin cognitif. Leurs résultats, publiés mardi 2 janvier dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, offrent un aperçu sans précédent de la cognition humaine.
"Notre étude exploite la puissance de l'apprentissage profond pour identifier les zones du cerveau qui vieillissent d'une manière qui reflète un déclin cognitif pouvant conduire à la maladie d'Alzheimer", a déclaré Andrei Irimia, professeur adjoint de gérontologie, d'ingénierie biomédicale, de biologie quantitative et computationnelle et de neurosciences à l'USC Leonard Davis School of Gerontology et auteur correspondant de l'étude.
"Les gens vieillissent à des rythmes différents, tout comme les types de tissus dans le corps. Nous le savons familièrement lorsque nous disons : "Untel a quarante ans, mais en paraît trente". La même idée s'applique au cerveau. Le cerveau d'une personne de quarante ans peut paraître aussi "jeune" que celui d'une personne de trente ans, ou aussi "vieux" que celui d'une personne de soixante ans."
Une alternative plus précise aux méthodes existantes
Irimia et son équipe ont rassemblé les IRM cérébrales de 4 681 participants cognitivement normaux, dont certains ont ensuite développé un déclin cognitif ou la maladie d'Alzheimer plus tard dans leur vie.
À partir de ces données, ils ont créé un modèle d'IA appelé réseau neuronal pour prédire l'âge des participants à partir de leurs IRM cérébrales. Les chercheurs ont d'abord entraîné le réseau à produire des cartes anatomiques détaillées du cerveau qui révèlent des schémas de vieillissement spécifiques à chaque sujet. Ils ont ensuite comparé les âges perçus (biologiques) du cerveau avec les âges réels (chronologiques) des participants à l'étude. Plus la différence entre les deux était grande, plus les scores cognitifs des participants, qui reflètent le risque de maladie d'Alzheimer, étaient mauvais.
Les résultats montrent que le modèle de l'équipe peut prédire les véritables âges (chronologiques) de participants cognitivement normaux avec une erreur absolue moyenne de 2,3 ans, ce qui est environ un an plus précis qu'un modèle existant, primé, d'estimation de l'âge du cerveau qui utilisait une architecture de réseau neuronal différente.
"L'IA interprétable peut devenir un outil puissant pour évaluer le risque d'Alzheimer et d'autres maladies neurocognitives", a déclaré Irimia, qui occupe également des postes de professeur à l'USC Viterbi School of Engineering et à l'USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. "Plus tôt nous pouvons identifier les personnes présentant un risque élevé de maladie d'Alzheimer, plus tôt les cliniciens peuvent intervenir en proposant des options de traitement, un suivi et une gestion de la maladie. Ce qui rend l'IA particulièrement puissante, c'est sa capacité à déceler des caractéristiques subtiles et complexes du vieillissement que les autres méthodes ne peuvent pas déceler et qui sont essentielles pour identifier le risque d'une personne bien des années avant qu'elle ne développe la maladie."
Le cerveau vieillit différemment selon le sexe
Le nouveau modèle révèle également des différences spécifiques au sexe dans la façon dont le vieillissement varie selon les régions du cerveau. Certaines parties du cerveau vieillissent plus vite chez les hommes que chez les femmes, et vice versa.
Les hommes, qui présentent un risque plus élevé de troubles moteurs dus à la maladie de Parkinson, connaissent un vieillissement plus rapide du cortex moteur du cerveau, une zone responsable de la fonction motrice. Les résultats montrent également que, chez les femmes, le vieillissement typique peut être relativement plus lent dans l'hémisphère droit du cerveau.
Un nouveau domaine d'étude prometteur pour la médecine personnalisée
Les applications de ces travaux vont bien au-delà de l'évaluation des risques de maladie. Irimia envisage un monde dans lequel les nouvelles méthodes d'apprentissage profond développées dans le cadre de l'étude sont utilisées pour aider les gens à comprendre à quelle vitesse ils vieillissent en général.
"L'une des applications les plus importantes de notre travail est son potentiel pour ouvrir la voie à des interventions personnalisées qui répondent aux modèles de vieillissement uniques de chaque individu", a déclaré Irimia.
"De nombreuses personnes seraient intéressées par la connaissance de leur véritable rythme de vieillissement. Cette information pourrait nous donner des indications sur les différents changements de mode de vie ou les interventions qu'une personne pourrait adopter pour améliorer sa santé et son bien-être général. Nos méthodes pourraient être utilisées pour concevoir des plans de traitement centrés sur le patient et des cartes personnalisées du vieillissement cérébral qui pourraient intéresser des personnes ayant des besoins et des objectifs de santé différents."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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