ИИ помогает точно предсказать риск аутизма у младенцев

В исследовании приняли участие 59 младенцев с высоким риском развития аутизма, то есть у каждого из них был старший брат или сестра с этим расстройством. ИИ предсказал со 100% точностью, что у 48 из этих детей аутизм не разовьётся.

Примечательно, что из 11 детей, у которых в возрасте 2 лет было выявлено расстройство, система правильно предсказала 9 случаев.

«Результаты оказались невероятно точными», — рассказал изданию Live Science Роберт Эмерсон, ведущий автор исследования и бывший научный сотрудник в области когнитивной нейронауки в Университете Северной Каролины (UNC).

По словам Эмерсона, примерно у 20% младенцев, у которых есть брат или сестра, страдающие аутизмом, разовьется это расстройство, по сравнению с 1,5% в общей популяции.

Исследователи полагают, что это открытие может проложить путь к созданию современных диагностических инструментов, которые позволят выявлять аутизм до появления симптомов, что даст возможность раннего вмешательства, способного улучшить течение заболевания или даже предотвратить его прогрессирование.

Доктор Джозеф Пивен, профессор психиатрии в Медицинской школе Университета Северной Каролины, сказал по поводу этого исследования: «Наша цель — охватить детей на ранней стадии, до того, как аутизм проявится, чтобы мы могли вмешаться более эффективно».

Это исследование опубликовано в американском международном научном журнале Science Translational Medicine.

Развитие аутизма

Расстройство аутистического спектра — это заболевание головного мозга, характеризующееся трудностями в социальном общении и повторяющимся поведением, которое встречается примерно у 1 из 68 детей в США. Как правило, поведенческие симптомы начинают проявляться к двум годам.

Однако Эмерсон и его коллеги продемонстрировали, что они могут обнаружить биомаркеры заболевания еще до появления симптомов.

В своём исследовании учёные использовали магнитно-резонансную томографию (МРТ) для получения изображений мозга спящих младенцев, регистрируя нейронную активность в 230 различных областях мозга. Особое внимание они уделили степени синхронности между этими областями, также известной как функциональная связность.

В общей сложности группа измерила 26 335 функциональных связей, важных для когнитивных функций, памяти и поведения. Используя данные МРТ, они стремились выявить младенцев с высоким риском развития аутизма.

Когда детям исполняется два года, их снова оценивают для оценки поведения, включая социальное взаимодействие, коммуникацию, развитие моторики и склонность к повторяющимся действиям. Эти данные помогают определить, у каких детей есть аутизм.

Собрав все данные, исследователи приступили к обучению программы машинного обучения, которую затем использовали для прогнозирования риска аутизма.

Их целью было проверить, сможет ли алгоритм точно определить, у каких младенцев разовьется аутизм, основываясь исключительно на данных о функциональных связях, начиная с 6-месячного возраста.

Машинное обучение — это разновидность искусственного интеллекта, которая становится умнее по мере обработки большего объёма данных. В этом исследовании система научилась распознавать различия в функциональных связях мозга у шестимесячных младенцев и связывать их с поведенческими оценкой в ​​возрасте двух лет.

Чтобы проверить точность, команда изначально не использовала данные всех 59 младенцев. Вместо этого они обучили модель на данных 58 младенцев и использовали данные одного оставшегося младенца для проверки прогнозов. Этот процесс повторялся для каждого младенца.

«Прогнозирование каждого ребенка делается индивидуально на основе моделей обучения других детей в группе», — сказал Эмерсон.

В результате программа машинного обучения с точностью 82% предсказала аутизм у детей. Это значительный шаг вперёд в раннем выявлении расстройств аутистического спектра, открывающий возможности для своевременного вмешательства и улучшения жизни детей.

Успех исследований благодаря преданности родителей

Доктор Пивен сообщил, что команда уже опубликовала предыдущее исследование с впечатляющими показателями прогнозирования, но для этого исследования потребовалось два МРТ-сканирования: одно через 6 месяцев и одно через год. Возможность выявить риск развития аутизма всего одним сканированием раньше — это большой шаг вперёд.

Что особенно тронуло команду, так это самоотверженное участие родителей в этом исследовании, как и во многих других, проводившихся на протяжении многих лет. Несмотря на тщательную подготовку, они всё же были удивлены готовностью семей участвовать.

«Это удивительная группа людей», — сказал Пивен. «У них не только есть дети старшего возраста с аутизмом, но они также приводят своих младших детей, часто по несколько раз и издалека, в один из наших четырёх клинических центров в Соединённых Штатах».

«Они действительно преданы своему делу», — подчеркнул Эмерсон.

Исследовательская группа надеется, что эти усилия откроют путь к более эффективным вмешательствам, которые дадут детям, подверженным риску аутизма, больше шансов на развитие.