Дослідники навчили ШІ визначати тривалість життя людини за очима

Різниця між біологічним віком сітківки — світлочутливих шарів нервової тканини в задній частині ока — і реальним (хронологічним) віком людини пов'язана з її ризиком смерті. Про це йдеться в дослідженні, опублікованому в Британському журналі офтальмології.

Метою вчених була розробка моделі глибокого навчання, яка передбачає вік за зображенням очного дна (вік сітківки), а також дослідження зв'язку між віковим розривом сітківки (вік сітківки, передбачений моделлю глибокого навчання, мінус хронологічний вік) і ризиком смертності. 

Дослідники припускають, що цей «віковий розрив сітківки» можна використовувати як інструмент скринінгу. Зростаюча кількість даних свідчить про те, що мережа дрібних судин (мікроциркуляторного русла) у сітківці може бути надійним індикатором загального стану системи кровообігу і мозку.

Хоча ризик захворювання і смерті зростає з віком, очевидно, що ці ризики суттєво відрізняються серед людей одного віку, що означає, що «біологічне старіння» унікальне для кожної людини і може бути найкращим показником поточного і майбутнього здоров'я, вважають дослідники.

Було розроблено кілька тканинних, клітинних, хімічних і візуалізаційних індикаторів для визначення біологічного старіння, яке не відповідає хронологічному старінню. Але ці методи пов'язані з проблемами етики/конфіденційності, а також часто є інвазивними, дорогими і трудомісткими.

Тому дослідники звернулися до глибокого навчання, щоб перевірити, чи може воно точно передбачати вік сітківки людини за зображеннями очного дна, внутрішньої задньої поверхні ока, і побачити, чи існує різниця між цим і реальним віком людини, яку називають «віковим розривом сітківки», а також чи може це бути пов'язано з підвищеним ризиком смерті.

Глибоке навчання — це тип машинного навчання і штучного інтелекту (ШІ), який імітує те, як люди набувають певних видів знань. Але на відміну від класичних алгоритмів машинного навчання, які є лінійними, алгоритми глибокого навчання утворюють ієрархію зростаючої складності.

Дослідники використали 80 169 зображень очного дна, отриманих від 46 969 дорослих віком від 40 до 69 років, усі з яких були частиною британського біобанку — великого популяційного дослідження, в якому взяли участь понад пів мільйона мешканців Великої Британії середнього і старшого віку.

Близько 19 200 зображень очного дна правих очей 11 052 учасників з відносно добрим здоров'ям під час первинної перевірки стану здоров'я були використані для перевірки точності моделі глибокого навчання у прогнозуванні віку сітківки.

Це показало сильний зв'язок між прогнозованим віком сітківки і реальним віком із загальною точністю до 3,5 року. Потім для решти 35 917 учасників було оцінено віковий розрив сітківки протягом середнього періоду спостереження 11 років.

За цей час померли 1871 учасник (5%): 321 (17%) — від серцево-судинних захворювань, 1018 (54,5%) — від онкологічних захворювань і 532 (28,5%) — з інших причин, включно з деменцією.

Частка «швидко старіючих» — тих, чия сітківка виглядала старшою за свій реальний вік, — з різницею у віці сітківки понад 3, 5 і 10 років становила відповідно 51%, 28% і 4,5%. Більша різниця у віці сітківки в роках була суттєво пов'язана з вищим ризиком смерті на 49–67%, окрім серцево-судинних захворювань або раку.

Кожен рік збільшення різниці у віці сітківки був пов'язаний із 2% збільшенням ризику смерті від будь-якої причини і 3% збільшенням ризику смерті від конкретної причини, окрім серцево-судинних захворювань і раку, після врахування потенційно впливових факторів, таких як високий артеріальний тиск, вага, спосіб життя та етнічна належність. Той самий процес, застосований до лівого ока, дав аналогічні результати.

Це обсерваційне дослідження, тому встановити причину неможливо. Дослідники також визнають, що зображення сітківки були отримані в певний момент часу і що учасники можуть не відображати населення Великої Британії загалом.

Тим не менш, вони повідомили: «Наші нові результати визначили, що різниця у віці сітківки є незалежним предиктором підвищеного ризику смертності, особливо смертності, не пов'язаної із серцево-судинними захворюваннями/раком. Ці результати показують, що вік сітківки може бути клінічно значущим біомаркером старіння».

Вони додали: «Сітківка пропонує унікальне, доступне «вікно» для оцінки основних патологічних процесів системних судинних і неврологічних захворювань, які пов'язані з підвищеним ризиком смертності. Ця гіпотеза підтверджується попередніми дослідженнями, в яких припускалося, що візуалізація сітківки містить інформацію про фактори ризику серцево-судинних захворювань, хронічні захворювання нирок і системні біомаркери».

Нові результати в поєднанні з попередніми дослідженнями додають ваги «гіпотезі про те, що сітківка відіграє важливу роль у процесі старіння і чутлива до кумулятивних пошкоджень старіння, які збільшують ризик смертності».