Человеческий мозг – это сложный набор сетей. Достижения в области функциональной МРТ, типа визуализации, которая измеряет активность мозга путем обнаружения изменений в кровотоке, помогли в картировании связей внутри и между сетями мозга.
Эта всеобъемлющая карта мозга называется коннектомом.
Все чаще коннектом рассматривается как ключ к пониманию таких расстройств мозга, как СДВГ, состояния, при котором человеку трудно обращать внимание и контролировать беспокойное поведение.
По данным Национального исследования здоровья детей, примерно 9.4% U.S. дети в возрасте от 2 до 17 лет (6.1 миллион) в 2016 году диагностировали СДВГ. Расстройство еще не может быть окончательно диагностировано у отдельного ребенка с помощью одного теста или визуализации.
Вместо этого диагностика СДВГ основана на серии симптомов и поведенческих тестов.
МРТ головного мозга имеет потенциальную роль в диагностике, поскольку исследования показывают, что СДВГ возникает в результате какого-либо типа поломки или разрушения коннектома. Коннектом состоит из пространственных областей на МР-изображении, известных как парцелляции. Части мозга могут быть определены на основе анатомических критериев, функциональных критериев или того и другого.
Мозг можно изучать в разных масштабах на основе разного разбиения мозга.
Предыдущие исследования были сосредоточены на так называемом одномасштабном подходе, при котором коннектом строится на основе только одного разделения.
Для нового исследования исследователи из Медицинского колледжа Университета Цинциннати и Медицинского центра детской больницы Цинциннати представили более комплексный взгляд. Они разработали многомасштабный метод, в котором использовались несколько карт коннектомов, основанных на нескольких разбиениях.
Для построения модели глубокого обучения исследователи использовали данные из набора данных NeuroBureau ADHD-200.
В модели использовались многомасштабные данные мозга, полученные от 973 участников проекта, а также соответствующие личные характеристики, такие как пол и IQ.
Многоуровневый подход значительно повысил эффективность обнаружения СДВГ по сравнению с использованием одноуровневого метода.
«Наши результаты подчеркивают прогностическую силу коннектома мозга», – сказала старший автор исследования Лили Хе, доктор философии.D., от Медицинского центра детской больницы Цинциннати. «Сконструированный функциональный коннектом мозга, охватывающий несколько масштабов, предоставляет дополнительную информацию для изображения сетей во всем мозге."
Повышая точность диагностики, диагностика на основе МРТ на основе глубокого обучения может иметь решающее значение для раннего вмешательства для пациентов с СДВГ.
Примерно у 5% американских детей дошкольного и школьного возраста был диагностирован СДВГ. Эти дети и подростки сталкиваются с высоким риском неудач в учебе и построения социальных отношений, что может привести к финансовым трудностям для семей и создать огромное бремя для общества.
По словам доктора Э. Он.
«Эту модель можно обобщить и на другие неврологические нарушения», – сказала она. «Мы уже используем его для прогнозирования когнитивного дефицита у недоношенных детей. Мы сканируем их вскоре после рождения, чтобы предсказать исходы развития нервной системы в возрасте двух лет."
Исследователи ожидают, что в будущем модель глубокого обучения улучшится, поскольку она будет доступна для более крупных наборов данных нейровизуализации. Они также надеются лучше понять конкретные поломки или сбои в коннектоме, выявленные моделью, которые связаны с СДВГ.