Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Bergen - les mer.

Scanninger av tusenvis av friske hjerner har gitt forskere mer kunnskap om mekanismer bak sykdom i hjernen. (Illustrasjon: Triff / Shutterstock / NTB scanpix)
Scanninger av tusenvis av friske hjerner har gitt forskere mer kunnskap om mekanismer bak sykdom i hjernen. (Illustrasjon: Triff / Shutterstock / NTB scanpix)

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.

Publisert

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, NORMENT, har foret en datamaskin med enorme mengder av MR-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.

Forskerne sammenlignet denne «malen» med bilder av hjerner fra om lag ytterligere 4300 friske personer og 5800 syke. De kom 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. Ulike sykdommer påvirker hjernealderen på ulike måter og i ulik grad.

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

MR ser kroppens indre

MRI er forkortelse for magnetic resonance imaging. På norsk brukes bare MR.

MR-undersøkelse eller magnetresonansundersøkelse er en avansert radiologisk bildefremstilling av kroppens indre organer og strukturer. Kilde: Store medisinske leksikon

Genetisk overlapp

Lignende forsøk har blitt gjort tidligere, men ikke i dette omfanget. Det er et stort internasjonalt og tverrfaglig 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 mog på denne måten i enda sterkere grad styrket funnene sine.

– Vi har funnet at det er en 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 MR av hjernen og beregning av avvik mellom hjernealder og kronologisk alder trolig brukes til tidlig diagnostisering, sier Arvid Lundervold.

MR 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. 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 gripe inn 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 MR-opptak.

Referanse:

Tobias Kaufmann mfl.: Common brain disorders are associated with heritable patterns of apparent aging of the brain. Nature Neuroscience 2019 (Sammendrag)

NORMENT - Norsk senter for forskning på mentale lidelser

NORMENT er et Senter for fremragende forskning basert i Oslo. Forskere fra de fire partnerinstitusjonene (Universitetet i Oslo, Universitetet i Bergen, Oslo universitetssykehus og Haukeland universitetssykehus) kartlegger genetiske, psykologiske, nevrobiologiske og miljømessige årsaker til alvorlige psykiske lidelser.

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 fra Klinisk institutt 2 ved Universitetet i Bergen, inngår i den bergenske delen av NORMENT.

I den vitenskapelige 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 av artikkelen.

Gruppen som Le Hellard og Steen utgjør en del av heter Multimodal imaging, og ledes av Lars T. Westlye ved Universitetet i Oslo.