Invecchiamento cerebrale-Immagine: EPOC X Electrode Montage (adapted from Williams et al., 2023). Credit: Frontiers in Neuroergonomics.
Quando le persone invecchiano, lo fa anche il loro cervello. Ma se il cervello invecchia prematuramente, esiste il rischio di malattie legate all’età come lieve deterioramento cognitivo, demenza o morbo di Parkinson. Se “l’età cerebrale” potesse essere facilmente calcolata, allora l’invecchiamento precoce del cervello potrebbe essere affrontato prima che si verifichino gravi problemi di salute.
Nel corso del tempo, fattori patologici, genetici, ambientali e legati allo stile di vita possono invecchiare il cervello e ridurne le capacità funzionali. Sebbene questi fattori possano portare a disturbi che possono essere diagnosticati e trattati una volta che diventano sintomatici, spesso il trattamento è difficile o inefficace nel momento in cui compaiono sintomi evidenti e significativi. Un approccio a questo problema è quello di sviluppare un metodo per valutare la salute e la funzione generale del cervello legate all’età che possa essere implementato ampiamente ed a basso costo.
I ricercatori del Creativity Research Lab della Drexel University hanno sviluppato una tecnica di intelligenza artificiale in grado di stimare efficacemente l’età cerebrale di un individuo sulla base delle scansioni cerebrali dell’elettroencefalogramma (EEG). La tecnologia potrebbe contribuire a rendere più accessibile lo screening precoce e regolare delle malattie degenerative del cervello.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Frontiers in Neuroergonomics.
Guidato da John Kounios, Ph.D., Professore al Drexel’s College of Arts and Sciences e direttore del Creativity Research Lab, il gruppo di ricerca ha utilizzato un tipo di intelligenza artificiale chiamata machine learning per stimare l’età cerebrale di un individuo in modo simile al modo in cui si potrebbe indovinarne l’età della persona in base al suo aspetto fisico.
“Quando incontri qualcuno per la prima volta, potresti provare a stimare la sua età: ha i capelli grigi? Ha le rughe?“, dice Kounios. “Quando scopri quanti anni ha realmente, potresti rimanere sorpreso da quanto sembra giovane o vecchio in base alla sua età e giudicare che sta invecchiando più rapidamente o più lentamente del previsto”.
Attualmente, gli algoritmi di apprendimento automatico possono apprendere dalle immagini MRI del cervello di persone sane quali caratteristiche possono predire l’età del cervello di un individuo. Inserendo molte risonanze magnetiche di cervelli sani in un algoritmo di apprendimento automatico insieme all’età cronologica di ciascuno di questi cervelli, l’algoritmo può imparare a stimare l’età del cervello di un individuo in base alla sua risonanza magnetica. Utilizzando questo quadro, Kounios e i suoi colleghi hanno sviluppato il metodo per utilizzare gli EEG invece della risonanza magnetica.
Secondo Kounios, questo può essere considerato una misura della salute generale del cervello. Se un cervello sembra più giovane di quello di altre persone sane della stessa età, non c’è motivo di preoccuparsi. Ma se un cervello sembra più vecchio di quello di coetanei sani della stessa età, potrebbe esserci un invecchiamento cerebrale prematuro, un “divario di età cerebrale”. Kounios ha spiegato che questo tipo di divario di età cerebrale può essere causato da una storia di malattie, tossine, cattiva alimentazione e/o lesioni e può rendere una persona vulnerabile ai disturbi neurologici legati all’età.
Nonostante le stime dell’età cerebrale siano un indicatore critico per la salute, non sono state ampiamente utilizzate nell’assistenza sanitaria.
“Le risonanze magnetiche cerebrali sono costose e fino ad ora la stima dell’età cerebrale è stata effettuata solo nei laboratori di ricerca sulle neuroscienze“, ha affermato Kounios. “Ma io e i miei colleghi abbiamo sviluppato una tecnologia di apprendimento automatico per stimare l’età cerebrale di una persona utilizzando un sistema EEG a basso costo“.
L’elettroencefalografia o EEG, è una registrazione delle onde cerebrali di una persona. È una procedura meno costosa e meno invasiva della risonanza magnetica: il paziente indossa semplicemente un auricolare per alcuni minuti. Quindi, secondo Kounios, un programma di apprendimento automatico in grado di stimare l’età cerebrale utilizzando le scansioni EEG, piuttosto che la risonanza magnetica, potrebbe essere uno strumento di screening più accessibile per la salute del cervello.
“Può essere usato come un modo relativamente economico per sottoporre a screening un gran numero di persone per individuare la vulnerabilità legata all’età. E grazie al suo basso costo, una persona può essere sottoposta a screening a intervalli regolari per verificare i cambiamenti nel tempo“, ha detto Kounios. “Questo può aiutare a testare l’efficacia dei farmaci e di altri interventi. E le persone sane potrebbero utilizzare questa tecnica per testare gli effetti dei cambiamenti nello stile di vita come parte di una strategia globale per ottimizzare le prestazioni cerebrali“.
Leggi anche:Invecchiamento cerebrale: scoperte varianti genetiche responsabili
La Drexel University ha concesso in licenza questa tecnologia di stima dell’età cerebrale alla società sanitaria canadese DiagnaMed Holdings per l’incorporazione in una nuova piattaforma sanitaria digitale.
Oltre a Kounios, Fengqing Zhang, Ph.D e Yongtaek Oh, Ph.D., della Drexel University e Jessica Fleck, Ph.D., della Stockton University hanno contribuito a questa ricerca.
