Новый метод машинного обучения, анализирующий мозговую активность во время сна, может помочь выявить людей с повышенным риском развития деменции. Исследование провели ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Медицинского центра Бет Исраэль Дьяконесс в Бостоне.

Система оценивает «возраст мозга» человека, анализируя электрические сигналы, полученные с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), во время сна. Исследователи обнаружили, что риск деменции повышается, когда мозг выглядит старше фактического хронологического возраста человека.

За каждые 10 лет разницы между оценочным возрастом мозга и реальным возрастом вероятность развития деменции возрастала почти на 40%. У людей, чей оценочный возраст мозга был меньше фактического, риск был ниже. Результаты опубликованы в журнале JAMA Network Open.

ИИ оценивает возраст мозга по сигналам сна

Исследователи разработали модель машинного обучения, которая объединяет 13 микроскопических особенностей, обнаруженных в записях мозговых волн ЭЭГ. Модель применили к данным примерно 7000 человек, участвовавших в пяти отдельных исследованиях.

Возраст участников варьировался от 40 до 94 лет, и ни у кого из них не было деменции на момент начала исследований. За ними наблюдали от 3,5 до 17 лет. За это время у около 1000 участников развилась деменция.

Анализ показал, что мелкие и высокодетализированные паттерны в мозговых волнах сна могут предоставлять информацию, которую стандартные измерения сна не улавливают. Предыдущие объединенные анализы с участием нескольких групп не выявили значимой связи между риском деменции и обычными показателями сна, такими как время, проведенное в разных стадиях сна, и эффективность сна.

«Широкие показатели сна не полностью отражают сложную многомерную природу физиологии сна», — сказала старший автор исследования Юэ Ленг, доктор философии, доцент кафедры психиатрии в Медицинской школе UCSF.

Паттерны мозговых волн связаны с памятью

Некоторые из паттернов ЭЭГ, используемых для расчета возраста мозга, уже известны своей ролью в поддержке памяти и когнитивного здоровья. Например, дельта-волны, медленные и раскатистые электрические паттерны, связанные с глубоким сном, и сонные веретена — короткие всплески быстрой мозговой активности, которые, как считается, помогают мозгу укреплять и хранить воспоминания.

Одним из наиболее заметных результатов исследования стала связь между крупными внезапными скачками сигналов ЭЭГ (эксцессом) и более низким риском развития деменции. Связь между более старшим оценочным возрастом мозга и повышенным риском деменции оставалась значимой даже после учета образования, курения, индекса массы тела, физической активности, других заболеваний и генетических факторов риска.

Возможный инструмент для раннего выявления деменции

Поскольку ЭЭГ можно проводить без инвазивных медицинских процедур, исследователи считают, что измерение возраста мозга на основе сна может в конечном итоге помочь оценить риск деменции вне традиционных клиник. Например, будущие носимые технологии могли бы записывать необходимые сигналы мозга во время сна.

«Возраст мозга рассчитывается по мозговым волнам сна. Мы знаем, что мозговая активность во время сна дает измеримое окно в то, как хорошо стареет мозг», — отметила Ленг.

Результаты также предполагают, что улучшение здоровья сна может повлиять на то, как стареет мозг. Ленг отметила, что предыдущие исследования показали: лечение нарушений сна может изменить активность мозговых волн во время сна.

«Лучшее управление телом, например снижение индекса массы тела и увеличение физических нагрузок для уменьшения вероятности апноэ, может оказать влияние. Но волшебной таблетки для улучшения здоровья мозга не существует», — сказал первый автор Хаоци Сунь, доктор философии, доцент неврологии в Медицинском центре Бет Исраэль Дьяконесс, разработавший модель с двумя соавторами.

Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения США, Национальным институтом старения, Национальным научным фондом и Американской академией медицины сна.