인공지능 도구로 뇌 구조의 성별 차이 밝혀

MRI 스캔을 처리하는 인공지능(AI) 컴퓨터 프로그램이 세포 수준에서 남성과 여성의 뇌 조직에 차이가 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다. 이러한 차이점은 주로 영역 간 의사소통을 촉진하는 인간 뇌의 내부 층에 위치한 조직인 백질에서 발견되었습니다.

남성과 여성은 다발성 경화증, 자폐 스펙트럼 장애, 편두통 및 기타 뇌 문제를 앓고 있으며 증상도 서로 다른 것으로 알려져 있습니다. 생물학적 성별이 뇌에 어떤 영향을 미치는지에 대한 자세한 이해는 진단 도구와 치료법을 개선하는 방법으로 간주됩니다. 그러나 뇌의 크기, 모양, 무게가 연구되었지만 연구자들은 세포 수준에서 뇌의 구조를 부분적으로만 이해하고 있습니다.

NYU Langone Health의 연구원들이 주도한 새로운 연구에서는 머신러닝이라는 AI 기술을 사용하여 남성 471명과 여성 560명의 뇌에 대한 수천 장의 MRI 스캔을 분석했습니다. 그 결과 컴퓨터 프로그램이 남성과 여성의 뇌를 정확하게 구별하여 인간의 눈에는 보이지 않는 구조적이고 복잡한 패턴을 드러낼 수 있음이 나타났습니다.

이 결과는 백질의 작은 영역에 초점을 맞추거나 큰 뇌 영역 전체의 연결을 분석하는 데 상대적인 강점을 사용하여 생물학적 성별을 결정하도록 설계된 세 가지 AI 모델을 통해 확인되었습니다.

"우리의 연구 결과는 살아있는 인간 뇌의 구조에 대한 더 명확한 이해를 제공하며, 이는 얼마나 많은 정신 및 신경 장애가 발생하는지, 그리고 이러한 장애가 남성과 여성에게 다르게 나타날 수 있는 이유에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다."라고 연구의 주요 저자는 말했습니다. 신경방사선 전문의 Yvonne Luey, MD.

NYU Grossman School of Medicine 방사선학과 교수이자 연구 부회장인 Luy는 뇌 미세 구조에 대한 이전 연구는 주로 동물 모델과 인간 조직 샘플에 의존해 왔다고 지적합니다. 또한, 이러한 과거 연구 결과 중 일부의 타당성은 "손으로 그린" 관심 영역에 대한 통계 분석을 사용하여 의문이 제기되었으며, 이로 인해 연구자는 선택된 영역의 모양, 크기 및 위치에 대해 많은 주관적인 결정을 내려야 했습니다. 지역. 이러한 선거는 잠재적으로 결과를 왜곡할 수 있다고 Lui는 말합니다.

새로운 연구에서는 머신러닝을 사용하여 컴퓨터를 특정 위치로 지정하지 않고 전체 이미지 그룹을 분석함으로써 이 문제를 피했으며, 이는 인간의 편견을 제거하는 데 도움이 되었다고 저자는 지적합니다.

연구를 위해 팀은 건강한 남성과 여성의 샘플 MRI 뇌 스캔에서 얻은 기존 데이터를 AI 프로그램에 제공하고 각 스캔의 생물학적 성별도 지정하는 것으로 시작했습니다. 이러한 모델은 데이터가 축적됨에 따라 시간이 지남에 따라 "더 똑똑해지기" 위해 정교한 통계 및 수학적 기술을 사용하도록 설계되었기 때문에 결국 스스로 생물학적 성별을 구별하는 방법을 "학습"했습니다. Lui는 프로그램이 판단을 위해 전반적인 뇌 크기와 모양을 사용하는 것이 금지되어 있다는 점을 기억하는 것이 중요하다고 말합니다.

결과에 따르면 모든 모델은 92%~98%의 사례에서 스캔을 통해 성별을 올바르게 식별했습니다. 특히 물이 뇌 조직을 통해 얼마나 쉽게 그리고 어떤 방향으로 이동할 수 있는지를 포함하여 여러 기능이 기계가 결론을 내리는 데 도움이 되었습니다.

"이러한 결과는 인간의 뇌에서 발생하는 질병을 연구할 때 다양성의 중요성을 강조합니다."라고 연구 공동 저자이자 NYU Tandon School of Engineering의 박사 과정 학생인 Junbo Chen이 말했습니다.

"역사적으로 그랬듯이 남성이 다양한 장애의 표준 모델로 사용된다면 연구자들은 중요한 통찰력을 놓칠 수 있습니다."라고 연구 공동 저자이자 NYU Tandon 대학원 연구원인 Vara Lakshmi Bayanagari는 덧붙였습니다. 공과대학

Bayanagari는 AI 도구가 뇌 세포 조직의 차이를 보고할 수 있지만 어떤 성별이 어떤 특징에 더 취약한지는 밝힐 수 없다고 경고합니다. 그녀는 이 연구가 유전 정보를 기반으로 성별을 분류했으며 시스젠더 남성과 여성의 MRI 스캔만 포함했다고 덧붙였습니다.

팀은 이러한 변화에서 환경, 호르몬, 사회적 요인의 역할을 더 잘 이해하기 위해 시간이 지남에 따라 뇌 구조에서 성별 차이가 발생하는 것을 추가로 연구할 계획이라고 저자는 말했습니다.

이 연구는 잡지 Scientific Reports에 게재되었습니다.