Почему ИИ не может широко использоваться в диагностике рака?

Об этом сообщает журнал MIT Technology Review. По словам учёных, медицинские модели искусственного интеллекта в основном полагаются на визуальный анализ, в чём они крайне преуспели.

Однако даже самые передовые модели по диагностированию рака оказались малоэффективны. Так, специалисты Клиники Мейо обучили свою модель Atlas на 1,2 миллиона образцов из 490 тысяч случаев.

Но при определении рака простаты точность инструмента составила всего 70,5 процента, тогда как точность экспертов-людей — 84,6 процента. Главный врач Providence Genomics Карло Бифулко заметил, что при диагностировании онкологических заболеваний точность даже 90 процентов не считается отличным показателем.

Однако существующие ИИ-модели не могут добиться успеха из-за дефицита данных, применяемых для обучения. Специалисты Клиники Мейо Эндрю Норган заметил, что лишь 10 процентов патологоанатомических практик в США оцифрованы.

Технический директор компании Aignostics Максимилиан Альбер заметил, что большая часть образцов находится «под стеклом» в архивах: «прочёсывая базы данных в поисках тканей с редкими заболеваниями, вы найдёте не больше 20 образцов за 10 лет». Второй проблемой специалисты назвали большой размер документов, содержащих данные о биопсии конкретных тканей.

Образцы настолько крошечные, что их увеличивают до такой степени, что цифровое изображение содержит более 14 миллиардов пикселей. Это примерно в 387 тысяч раз больше изображений, на которых обычно обучают медицинские модели искусственного интеллекта.

В конце января специалисты Йельского университета нашли способ использовать умные часы для диагностирования психических заболеваний. Им удалось получить информацию об СДВГ и тревожности у подростков.

В работе сравнивались анализы небольшой группы молодых женщин с тяжёлой атипичной депрессией и психотическими симптомами и психически здоровых участниц. В крови пациенток обнаружили несколько необычных признаков: повышенные уровни белков, которые обычно связаны с нервной тканью (DCLK3, CALY), и молекул, отвечающих за воспаление (компонент комплемента C5).

В составе иммунных клеток было смещение в сторону хронического воспаления — больше нейтрофилов и моноцитов, меньше лимфоцитов. Чтобы понять, как это влияет на мозг, учёные создали мини-аналоги мозга — органоиды — из клеток крови.

У пациенток эти структуры росли медленнее, были меньше по размеру, содержали меньше нервных предшественников и нейронов и больше клеток с признаками гибели. При моделировании стресса (воздействии гормоноподобного вещества) «мини-мозг» пациенток реагировал сильнее и нестабильнее, чем у здоровых участниц.

Авторы исследования считают, что тяжёлая депрессия в таких случаях может быть проявлением системного сбоя сразу в двух системах — иммунной и нервной. В будущем комбинация белков вроде DCLK3, CALY и C5 в крови вместе с клеточными моделями мозга может лечь в основу более объективных тестов для диагностики и подбора лечения при тяжёлых формах депрессии.

Однако результаты пока требуют подтверждения на больших выборках. Ранее выяснилось, что регулярное употребление орехов может снижать риск депрессивных симптомов примерно на 25 процентов.

Опубликованные в журнале Diabetes результаты исследований меняют устоявшиеся представления о начале заболевания. Учёные выяснили, что иммунная система сначала уничтожает самые мелкие скопления бета-клеток, вырабатывающих инсулин, и одиночные клетки, которые разбросаны по поджелудочной железе.

Исследование показало, что этот процесс начинается задолго до появления первых симптомов и предвещает следующую стадию — атаку на крупные скопления клеток (островки Лангерганса), которые отвечают за основную выработку инсулина. Авторы исследования утверждают, что если научиться выявлять этот ранний этап и защищать крупные скопления клеток, можно замедлить или даже предотвратить развитие заболевания.

Открытие также объясняет, почему диабет у детей прогрессирует быстрее: в их поджелудочной железе больше мелких островков, которые первыми подвергаются атаке. Результаты были получены благодаря анализу тканей из крупнейшей международной биобазы nPOD.

Они открывают путь к более ранней диагностике и разработке новых стратегий профилактики сахарного диабета первого типа. Ранее учёные обнаружили микробную молекулу, которая может улучшать контроль уровня глюкозы, подавляя воспалительные процессы.

Результаты их работы опубликованы в издании npj Parkinson’s Disease. В ходе эксперимента было обнаружено, что 12-месячные мыши (что соответствует примерно 50 годам у людей), которые в течение месяца бегали в колесе, демонстрировали более быстрые и ловкие движения.

Кроме того, у них резко возросло выделение дофамина в мозге — на 50 процентов. Ранее учёные наблюдали подобный эффект только у молодых животных, однако теперь стало ясно, что возраст не уменьшает способность мозга реагировать на физическую активность.

Авторы исследования подчёркивают, что улучшения связаны не с увеличением мышечной силы, а именно с повышением координации — то есть с нейрохимическим эффектом упражнений. Они считают, что эти данные могут объяснить, почему физическая активность облегчает симптомы болезни Паркинсона, и стать основой для разработки новых терапевтических подходов, которые планируется протестировать на генетических моделях заболевания.

Ранее уже было известно, что простые силовые упражнения с сопротивлением могут замедлять возрастное ухудшение нервной проводимости.

После постановки диагноза депрессия также снижает эффективность лечения приступов. Учёные из двух независимых групп пришли к таким выводам, объединив данные нескольких предыдущих исследований.

В первом анализе были объединены данные восьми исследований, и было подтверждено, что у людей с депрессией риск эпилепсии повышен примерно в 2,4 раза. Эту тенденцию подтвердили два крупных проекта с участием более 11 тысяч человек.

По словам авторов, здесь нет прямой причинной связи, а речь идёт о возможных общих механизмах — нарушениях работы мозговых сетей, воспалительных процессах, стрессовых реакциях и расстройствах сна. Во втором исследовании были проанализированы данные более 90 тысяч пациентов с недавно выявленной эпилепсией.

Оказалось, что люди с депрессией на 40 процентов чаще не получают достаточного эффекта от первой противосудорожной терапии. Им приходится менять препарат, прекращать его приём или добавлять новые средства.

Кроме того, эта группа чаще сталкивалась с тревожностью, нарушениями сна, психозами, сердечно-сосудистыми и другими хроническими заболеваниями. Авторы подчёркивают, что выявленные взаимосвязи указывают на необходимость более раннего выявления депрессии и тесного сотрудничества неврологов и психиатров.

Интегрированный подход может повысить эффективность лечения и улучшить долгосрочные прогнозы для пациентов.