الزهايمر... الذكاء الاصطناعي يتوقَّع بدايته

استخدم باحثون من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو صور دماغ 1002 شخص التُقطت بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني بغية تدريب إحدى خوارزميات التعلّم العميق. استعملوا 90% من الصور لتعليم الخوارزمية التي ترصد خصائص الزهايمر واستعانوا بالـ10% المتبقية ليمتحنوا أداءها.

اختبر الباحثون بعد ذلك الخوارزمية بواسطة صور أدمغة 40 شخصاً آخرين التٌقطت بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. ومن بين هذه الحالات، توقعت الخوارزمية بدقة مَن سيُشخص الأطباء أخيراً إصابتهم بالزهايمر. وجاء التشخيص بعد أكثر من ست سنوات كمعدل من عمليات مسح الدماغ هذه.

في تقرير نتائج الدراسة، الذي نُشر أخيراً في مجلة «علم الأشعة»، يصف الفريق كيف حققت الخوارزمية «دقة بنسبة 82% مع حساسية بنسبة 100% قبل التشخيص الأخير بنحو 75.8 شهراً كمعدل».

يذكر د. جاي هو سون، باحث شارك في إعداد تقرير الدراسة ويعمل في قسم علم الأشعة والتصوير الطبي الحيوي في الجامعة: «سرنا أداء الخوارزمية كثيراً». يضيف: «تمكنت من توقع كل حالة تطورت لتصبح الزهايمر».

استخدام الدماغ للغلوكوز

مع تقدم الزهايمر، يبدّل الأخير كيفية استخدام خلايا الدماغ للغلوكوز. ويظهر هذا التبدل في أيض الغلوكوز في نوع من التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني يتتبع امتصاص شكل مشع من الغلوكوز يُدعى فلوروديوكسي غلوكوز 18F.

تمكن العلماء، بتقديمهم توجيهات عما يجب البحث عنه، من تدريب خوارزمية تعلّم عميق على تقييم الفلوروديوكسي غلوكوز في الصور الملتقطة بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، بحثاً عن الإشارات الأولى إلى الزهايمر.

علّم الباحثون الخوارزمية بمساعدة أكثر من 2109 صور التُقطت بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، الذي يتتبع الفلوروديوكسي غلوكوز، لـ1002 دماغ إنسان. كذلك استخدموا بيانات أخرى من مبادرة التصوير العصبي لمرض الزهايمر.

اعتمدت الخوارزمية على التعلّم العميق، وهو نوع متطور من الذكاء الاصطناعي يشمل التعلّم من خلال الأمثلة على غرار طريقة تعلّم الإنسان.

يسمح التعلّم العميق للخوارزمية «بتعليم نفسها» ما عليها البحث عنه برصدها اختلافات طفيفة بين آلاف الصور.

جاء أداء الخوارزمية بالجودة ذاتها كما أداء الخبراء البشر، إن لم نقل أعلى جودة، عند تحليلها الصور المُلتقطة بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، الذي يتتبع الفلوروديوكسي غلوكوز.

يشير الباحثون: «مقارنة بمحللي صور الأشعة، جاء أداء نموذج التعلّم العميق أفضل، وبمدى إحصائي مهم، في تحديد المرضى الذين سيشخص الأطباء سريرياً إصابتهم بالزهايمر».

لكن د. سون يحذر من أن هذه الدراسة صغيرة وأن من الضروري اليوم إخضاع اكتشافاتها لعملية تثبت، تشمل استخدام قاعدة بيانات أشمل وعدد أكبر من الصور الملتقطة بمرور الوقت لإنسان في عيادات ومؤسسات مختلفة.

قد تشكّل هذه الخوارزمية في المستقبل إضافة مفيدة إلى أدوات طبيب الأشعة وتحسّن فرص علاج الزهايمر في مراحله المبكرة. ويخطط الباحثون أيضاً لإضافة أنواع أخرى من تمييز الأنماط إليها.

يوضح يونغهو سيو، باحث شارك أيضاً في إعداد تقرير الدراسة وبروفسور في قسم علم الأشعة والتصوير الطبي الحيوي، أن التغيير في أيض الغلوكوز ليس السمة الوحيدة لالزهايمر، إذ يمتاز هذا المرض أيضاً بتراكم غير طبيعي للبروتينات، حسبما يضيف.

يختم الدكتور سيو: «إذا كان الذكاء الاصطناعي مع التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، الذي يتتبع الفلوروديوكسي غلوكوز، قادراً على توقع الزهايمر في مراحله الأولى، فقد يضيف أيضاً التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، الذي يتتبع صفيحات بيتا-أميلويد وبروتين تو، بعداً إضافياً إلى قوة التوقع الكبيرة هذه».