การวิจัยใหม่โดย ศูนย์ TRreNDSของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐจอร์เจีย อาจนำไปสู่การวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มแรก เช่น โรคอัลไซเมอร์ โรคจิตเภท และออทิซึม เพื่อช่วยป้องกันและรักษาความผิดปกติเหล่านี้ได้ง่ายขึ้น ในการ ศึกษา ใหม่ที่ ตีพิมพ์ใน รายงานทางวิทยาศาสตร์ ทีมนักวิทยาศาสตร์เจ็ดคนจากรัฐจอร์เจียได้สร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถรวบรวมข้อมูลภาพสมองจำนวนมหาศาลและค้นพบรูปแบบใหม่ที่เชื่อมโยงกับสภาวะสุขภาพจิต ข้อมูลการถ่ายภาพสมองมาจากการสแกนโดยใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (fMRI) ซึ่งวัดการทำงานของสมองแบบไดนามิกโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการไหลเวียนของเลือด
“เราสร้างแบบจำลองปัญญาประดิษฐ์เพื่อตีความข้อมูลจำนวนมากจาก fMRI” Sergey Plisรองศาสตราจารย์ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์และประสาทวิทยาแห่งรัฐจอร์เจียและผู้เขียนนำในการศึกษากล่าว
เขาเปรียบเทียบการถ่ายภาพไดนามิกประเภทนี้กับภาพยนตร์ เมื่อเทียบกับสแนปชอต เช่น เอ็กซ์เรย์ หรือ MRI ที่มีโครงสร้างทั่วไป และตั้งข้อสังเกตว่า “ข้อมูลที่มีอยู่มีขนาดใหญ่กว่ามาก สมบูรณ์กว่าการตรวจเลือดหรือ MRI ปกติ แต่นั่นเป็นความท้าทาย—ข้อมูลจำนวนมหาศาลนั้นยากที่จะตีความ”
นอกจากนี้ fMRI ในเงื่อนไขเฉพาะเหล่านี้มีราคาแพงและหาได้ไม่ง่าย อย่างไรก็ตาม การใช้โมเดลปัญญาประดิษฐ์ fMRI ปกติสามารถขุดข้อมูลได้ และมีจำนวนมาก
Vince Calhounผู้อำนวยการก่อตั้งศูนย์ TReNDS และหนึ่งในผู้เขียนการศึกษาอธิบาย “มีชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่พร้อมใช้งานในบุคคลที่ไม่มีความผิดปกติทางคลินิก การใช้ชุดข้อมูลที่มีขนาดใหญ่แต่ไม่เกี่ยวข้องเหล่านี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโมเดลในชุดข้อมูลเฉพาะที่มีขนาดเล็กลง
“รูปแบบใหม่ปรากฏว่าเราสามารถเชื่อมโยงกับความผิดปกติของสมองทั้งสามได้อย่างแน่นอน” Calhoun กล่าว
แบบจำลอง AI ได้รับการฝึกครั้งแรกในชุดข้อมูลซึ่งรวมถึงบุคคลมากกว่า 10,000 คนเพื่อเรียนรู้ที่จะเข้าใจการถ่ายภาพ fMRI ขั้นพื้นฐานและการทำงานของสมอง จากนั้นนักวิจัยได้ใช้ชุดข้อมูลแบบหลายไซต์ของบุคคลมากกว่า 1200 ราย รวมทั้งผู้ที่มีความผิดปกติของออทิสติก โรคจิตเภท และโรคอัลไซเมอร์
มันทำงานอย่างไร? มันเหมือนกับ Facebook, YouTube หรือ Amazon ที่เรียนรู้เกี่ยวกับคุณจากพฤติกรรมออนไลน์ของคุณ และเริ่มสามารถคาดเดาพฤติกรรม การชอบและไม่ชอบในอนาคตได้ ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์สามารถกลับบ้านได้ใน “ช่วงเวลา” เมื่อข้อมูลการถ่ายภาพสมองมักเชื่อมโยงกับความผิดปกติทางจิตที่เป็นปัญหา
เพื่อให้ผลการวิจัยเหล่านี้มีประโยชน์ทางคลินิก จะต้องนำมาใช้ก่อนที่จะมีความผิดปกติเกิดขึ้น
“ถ้าเราสามารถหาตัวบ่งชี้และทำนายความเสี่ยงของโรคอัลไซเมอร์ในวัย 40 ปีได้” คาลฮูนกล่าว “เราอาจจะทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้”
ในทำนองเดียวกัน หากสามารถคาดการณ์ความเสี่ยงของโรคจิตเภทได้ก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสมองจริง อาจมีวิธีที่จะเสนอการรักษาที่ดีขึ้นหรือมีประสิทธิภาพมากขึ้น
“แม้ว่าเราจะทราบจากการทดสอบอื่นๆ หรือประวัติครอบครัวว่ามีคนเสี่ยงต่อการเป็นโรคอัลไซเมอร์ แต่เราก็ยังไม่สามารถคาดเดาได้ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด” คาลฮูนกล่าว “การถ่ายภาพสมองอาจทำให้กรอบเวลานั้นแคบลงโดยการจับรูปแบบที่เกี่ยวข้องเมื่อปรากฏขึ้นก่อนที่โรคทางคลินิกจะชัดเจน”
“วิสัยทัศน์คือเราเก็บรวบรวมชุดข้อมูลภาพขนาดใหญ่ โมเดล AI ของเราเจาะข้อมูล และแสดงให้เราเห็นว่าพวกเขาเรียนรู้อะไรเกี่ยวกับความผิดปกติบางอย่าง” Plis กล่าว “เรากำลังสร้างระบบเพื่อค้นหาความรู้ใหม่ที่เราไม่สามารถค้นพบได้ด้วยตัวเอง”
“เป้าหมายของเรา” Md Mahfuzur Rahmanผู้เขียนคนแรกของการศึกษาวิจัยและเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่รัฐจอร์เจีย กล่าว “คือการเชื่อมโยงโลกใบใหญ่และชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีโลกใบเล็กและชุดข้อมูลเฉพาะโรค และมุ่งสู่เครื่องหมายที่เกี่ยวข้องกับทางคลินิก การตัดสินใจ”
การศึกษานี้ได้รับการสนับสนุนโดยกองทุนเริ่มต้นสำหรับ SMP และส่วนหนึ่งโดย NIH ให้ทุน R01EB006841, R01MH118695, RF1MH121885 และ NSF 2112455
