כלי בינה מלאכותית חושף הבדלים בין המינים במבנה המוח

מחקר חדש מראה כי תוכנות מחשב מבוססות בינה מלאכותית (AI) המעבדות סריקות MRI חושפות הבדלים בארגון המוח של גברים ונשים ברמה התאית. הבדלים אלה נמצאו בחומר הלבן, הרקמה הנמצאת בעיקר בשכבה הפנימית של המוח האנושי, המאפשרת תקשורת בין אזורים.

ידוע שגברים ונשים סובלים באופן שונה מטרשת נפוצה, הפרעת ספקטרום אוטיסטי, מיגרנות ובעיות מוחיות אחרות, ומציגים תסמינים שונים. הבנה מפורטת של האופן שבו המין הביולוגי משפיע על המוח נתפסת כדרך לשיפור כלי האבחון והטיפולים. עם זאת, בעוד שגודל, צורה ומשקל המוח נחקרו, לחוקרים יש הבנה חלקית בלבד של מבנהו ברמה התאית.

מחקר חדש בראשות חוקרים מאוניברסיטת ניו יורק, Langone Health, השתמש בטכניקת בינה מלאכותית הנקראת למידת מכונה כדי לנתח אלפי סריקות מוח MRI של 471 גברים ו-560 נשים. התוצאות הראו שתוכנות המחשב יכלו להבחין במדויק בין מוחות גבריים ונשיים, ולזהות דפוסים מבניים ומורכבים שהיו בלתי נראים לעין האנושית.

התוצאות אושרו על ידי שלושה מודלים שונים של בינה מלאכותית שנועדו לקבוע מין ביולוגי, תוך שימוש בנקודות החוזק היחסיות שלהם בהתמקדות בכתמים קטנים של חומר לבן או בניתוח קשרים על פני אזורים גדולים במוח.

"הממצאים שלנו מספקים תמונה ברורה יותר של מבנה המוח האנושי החי, אשר עשויה להציע תובנות חדשות לגבי האופן שבו מתפתחות הפרעות פסיכיאטריות ונוירולוגיות רבות ומדוע הן עשויות להתבטא באופן שונה אצל גברים ונשים", אמרה ד"ר איבון לואי, מחברת המחקר הראשית והנוירורדיאולוגית.

לואי, פרופסור וסגן יו"ר למחקר במחלקה לרדיולוגיה בבית הספר לרפואה גרוסמן של אוניברסיטת ניו יורק, מציין כי מחקרים קודמים על מיקרו-מבנה המוח הסתמכו במידה רבה על מודלים של בעלי חיים ודגימות רקמה אנושיות. בנוסף, תוקפם של חלק מממצאי העבר הללו הועמד בספק עקב שימוש בניתוחים סטטיסטיים של אזורים "מצוירים ביד" של עניין, שחייבו את החוקרים לקבל החלטות סובייקטיביות רבות לגבי הצורה, הגודל והמיקום של האזורים שבחרו. בחירות כאלה עלולות לעוות את התוצאות, אומר לואי.

ממצאי המחקר החדש נמנעו מבעיה זו על ידי שימוש בלמידת מכונה כדי לנתח קבוצות שלמות של תמונות מבלי להורות למחשב להסתכל על מיקום ספציפי, מה שסייע בביטול הטיות אנושיות, מציינים המחברים.

עבור המחקר, הצוות התחיל על ידי הזנת נתונים קיימים לתוכניות הבינה המלאכותית, כגון סריקות MRI לדוגמה של גברים ונשים בריאים, יחד עם המין הביולוגי של כל סריקה. מכיוון שמודלים אלה תוכננו להשתמש בשיטות סטטיסטיות ומתמטיות מתוחכמות כדי להפוך ל"חכמות" יותר עם הזמן ככל שצברו נתונים, הם בסופו של דבר "למדו" להבחין במין ביולוגי בעצמם. חשוב לציין, התוכנות הוגבלו משימוש בגודל ובצורת המוח הכוללים לקביעותיהן, אומר לואי.

על פי התוצאות, כל המודלים זיהו נכון את מין הסריקות ב-92% עד 98% מהמקרים. מספר מאפיינים סייעו למכונות להגיע למסקנותיהן, כולל הקלות ובאיזה כיוון המים הצליחו לנוע דרך רקמת המוח.

"ממצאים אלה מדגישים את חשיבות הגיוון בחקר מחלות שמקורן במוח האנושי", אמר מחבר המחקר ג'ונבו צ'ן, MS, דוקטורנט בבית הספר להנדסה טנדון של אוניברסיטת ניו יורק.

"אם, כפי שהיה המצב מבחינה היסטורית, גברים משמשים כמודל הסטנדרטי להפרעות שונות, החוקרים עלולים להחמיץ תובנות קריטיות", הוסיפה וורה לקשמי באיאנגארי, MS, סטודנטית מחקר לתואר שני בבית הספר להנדסה של טנדון באוניברסיטת ניו יורק, אחת ממחברות המחקר.

באיאנגארי מזהירה כי בעוד שכלי הבינה המלאכותית יכלו לדווח על הבדלים בארגון תאי המוח, הם לא יכלו לזהות איזה מין נוטה יותר לאילו תכונות. היא מוסיפה כי המחקר סיווג מין על סמך מידע גנטי וכלל רק סריקות MRI של גברים ונשים סיסג'נדרים.

הצוות מתכנן להמשיך ולחקור את התפתחות ההבדלים המגדריים במבנה המוח לאורך זמן כדי להבין טוב יותר את תפקידם של גורמים סביבתיים, הורמונליים וחברתיים בשינויים אלה, אומרים המחברים.

העבודה פורסמה בכתב העת Scientific Reports.