Hjem
Det medisinske fakultet
Nyhet | Forskning

Kunstig intelligens gir mer kunnskap om hjernesykdommer

Ved å fore en datamaskin med enorme mengder av bilder av friske hjerner, har forskerne kommet fram til et begrep om hjernealder. Dette gir mer kunnskap om en rekke vanlige hjernesykdommer.

MRI opptak fra "aldringsprosjektet" i Bergen (NCNG-cohort, PI: Prof. Astri J. Lundervold, Institutt for biologisk og medisinsk psykologi, UiB) som inngår i studien.
MRI opptak fra "aldringsprosjektet" i Bergen som inngår i studien. På bildet til høyre ser du de ulike regionene i hjernen.
Foto/ill.:
Astri Lundervold

Ved å fore en datamaskin med enorme mengder av bilder av friske hjerner, har forskerne kommet fram til et begrep om hjernealder. Dette gir mer kunnskap om en rekke vanlige hjernesykdommer.

Noe av styrken til en datamaskin ligger i evnen til å behandle veldig store mengder data, på veldig kort tid. Det er et yndet arbeidsverktøy, men hvordan kan vi benytte oss av denne kapasiteten i medisinen? 

Forskere i det nasjonale senteret for fremragende forskning (SFF) NORMENT har foret en datamaskin med enorme mengder av MRI-bilder av friske hjerner fra til sammen over 35 000 personer. Forskerne har gitt den noen retningslinjer for hvordan den skal analysere dataene. Ut av dette har maskinen kommet opp med en slags «mal» for hjernealder.

Når forskerne sammenlignet denne «malen» med bilder av hjerner fra ytterligere om lag 4300 friske personer og 5800 syke, har de kommet fram til ny kunnskap om sammenheng mellom hjernealder, biologisk alder og en rekke ulike hjernesykdommer, som demens, MS, autisme, schizofreni og ADHD.

Ulike deler av hjernen rammes

Forskerne delte hjernen inn i ulike «regioner». På den måten kunne de se sammenhenger mellom ulike sykdommer og aldring av ulike deler av hjernen. Det viser seg nemlig at det ikke alltid er samsvar mellom hjernealder og kronologisk alder, og ulike sykdommer påvirker hjernealderen på ulike måter og i ulike grad.

Noen av funnene bekrefter hva man tidligere visste om hjernesykdommer. I tilfellet demens, kunne man se en relativ aldring hos disse pasientene i de regionene av hjernen man vet rammes mest. I andre tilfeller ga MRI-scanningene helt ny kunnskap:

– Autisme og schizofreni er sykdommer som utenfra kan ha flere overlappende trekk. Bilder av hjernen til folk med autisme viser imidlertid at sykdommen ikke henger sammen med en forhøyet hjernealder. For schizofreni, derimot, ser man en signifikant endring av hjernealderen i deler av hjernen, sier professor i klinisk molekylærmedisin, Vidar Martin Steen ved Klinisk institutt 2.

Genetisk overlapp

Universitetet i Oslo er vertsinstitusjon for NORMENT, men senteret har også en stor forskningsbase ved Universitetet i Bergen. Vidar Martin Steen og kollega Stephanie Le Hellard ved Klinisk institutt 2 inngår i den bergenske delen av NORMENT. I artikkelen, som nylig ble publisert i Nature Neuroscience bidrar også professor Arvid Lundervold ved Institutt for biomedisin og Mohn Medical Imaging and Visualization Centre (MMIV). Tobias Kaufmann og Lars T. Westlye ved UiO er henholdsvis første- og seniorforfatter i artikkelen

Lignende forsøk har blitt gjort tidligere, men ikke i dette omfanget. Det er et stort internasjonalt og interdisiplinært samarbeid som ligger bak.  Å «standardisere» MR-bilder fra i alt 45 000 personer tatt i ulike settinger, med ulike typer maskiner, er nemlig en enorm kraftanstrengelse.

Forskerne har også inkludert genetiske data, og på denne måten i enda sterkere grad styrket funnene sine:

– Vi har funnet at det er et genetisk overlapp som både påvirker hjernealdringen og utviklingen av noen av disse sykdommene, sier Le Hellard.

Verktøy for tidlig diagnostisering

– Vi har fått mer kunnskap om mekanismene bak sykdomsutviklingen. På sikt kan MRI av hjernen og beregning av avvik mellom hjernealder og kronologisk alder trolig brukes til tidlig diagnostisering, sier Arvid Lundervold.

MRI er per nå en dyr undersøkelse å gjennomføre, men teknologien er i endring. Dessuten kan man ved hjelp av genetiske analyser se hvem som er i faresonen for å få disse sykdommene, og hjernescanninger kan da gi økt kunnskap om sykdomsutviklingen. Hva kan man da selv gjøre, hvis man ser at hjernen eldes faretruende fort?

– Da får man en sjanse til å intervenere tidlig, sier Stephanie Le Hellard, som forsker på epigenetikk, altså hvordan miljøet og livsstilen vår påvirker genene våre.

– Både mosjon og bedre kosthold kan påvirke helsen vår, og også hjernealdringen, positivt.

Arvid Lundervold nevner også at de ved MMIV nå utvikler en alternativ metode basert på det han kaller «kunstige nevrale nettverk» og «dyplæring» som skal kunne beregne hjernealder i løpet av sekunder direkte fra MRI-opptak.

Lenke til artikkel: https://www.nature.com/articles/s41593-019-0471-7