La IA revela vínculos entre las diferencias individuales dentro de la anatomía del cerebro y aquellas dentro de los síntomas del trastorno del espectro autista

Las diferencias en el comportamiento entre las personas con trastorno del espectro autista (TEA) están estrechamente relacionadas con las diferencias en la neuroanatomía, la forma del cerebro, informa hoy un equipo de neurocientíficos del Boston College en la revista. Ciencias. Este descubrimiento podría ayudar a comprender las causas de los TEA y desarrollar intervenciones personalizadas.

El equipo usó inteligencia artificial (IA) para estudiar datos de imágenes de resonancia magnética de más de 1000 personas con TEA y comparó esas imágenes con simulaciones generadas por IA de cómo se verían los cerebros si no tuvieran TEA.

«Descubrimos que diferentes personas con TEA pueden tener diferentes áreas cerebrales afectadas y, gracias a los cerebros simulados por IA, pudimos identificar qué regiones específicas del cerebro varían entre las personas con TEA», dijo Aidas Aglinskas, investigadora postdoctoral del Boston College. y coautor del informe. «Además, separar la variación relacionada con el TEA en la anatomía del cerebro de la variación no relacionada reveló relaciones ocultas entre las diferencias individuales en la anatomía del cerebro y los síntomas».

El autismo difiere, tanto en síntomas como en neuroanatomía, de un individuo a otro. Investigaciones anteriores han planteado la hipótesis de que podría no haber un solo conjunto de correlatos neuroanatómicos comunes a todas las personas con TEA.

Confirmar esas sugerencias ha sido difícil porque identificar alteraciones neuronales específicas del TEA es una tarea desafiante, dijo Aglinskas. Los cerebros son diferentes debido a muchos factores, incluida la variación genética que no se debe a ASD, que es difícil de controlar en un estudio de investigación.

El equipo superó esa barrera al emplear IA para identificar patrones de variabilidad neuronal que son específicos de ASD, lo que luego permitió al equipo identificar vías neuronales específicamente afectadas en ASD, dijo Aglinskas, quien realizó la investigación con los profesores asistentes de neurociencia de Boston College Joshua. Hartshorne y Stefano Anzellotti.

«Las diferencias relacionadas con el TEA en la anatomía del cerebro pueden ‘esconderse’ entre las diferencias que no están relacionadas con el TEA», dijo Aglinskas. «Como consecuencia, ha sido difícil identificar las diferencias en la anatomía del cerebro que están relacionadas con las diferencias en los síntomas. Usamos IA para separar las diferencias relacionadas con los TEA de las diferencias no relacionadas».

El equipo se propuso determinar si las características específicas de la anatomía del cerebro de los TEA varían entre los individuos de una manera que se relacione con sus síntomas. Estudios previos que investigaron las diferencias individuales en la anatomía del cerebro dentro del TEA no separaron las características específicas del TEA de otras diferencias individuales no relacionadas en la neuroanatomía, lo que dificulta el estudio de las relaciones entre la neuroanatomía y los síntomas, dijo Aglinskas.

Con datos de resonancia magnética de 1103 participantes del estudio, el equipo utilizó un método analítico vagamente similar a las «falsificaciones profundas»: fotografías, videos y otras imágenes simuladas difíciles de detectar creadas mediante el uso de patrones de datos visuales que involucran a los participantes del estudio, según el informe. .

En cambio, el equipo usó patrones detectados por computadora para crear una simulación de cómo se vería el cerebro de cada individuo con TEA si no tuviera TEA. Esto fue posible gracias a una nueva técnica de IA, que separa las diferencias individuales en la anatomía del cerebro en características específicas y no relacionadas con el TEA, informó el equipo.

«Nos sorprendió descubrir que, a pesar de observar una gran cantidad de variación en la anatomía del cerebro entre las personas con TEA a lo largo de múltiples dimensiones, las personas no se agruparon en subtipos categóricos distintos como se pensaba anteriormente», dijo Aglinskas. «A nivel de la anatomía del cerebro, las diferencias individuales dentro del TEA podrían capturarse mejor mediante dimensiones continuas que mediante subtipos categóricos, pero esto no descarta la posibilidad de que los subtipos categóricos puedan encontrarse con otros tipos de mediciones cerebrales, como imágenes funcionales. «

En el futuro, los investigadores señalan la necesidad de comprender con más detalle cómo estas diferencias neuroanatómicas afectan el comportamiento.

Anzellotti dijo que el equipo planea usar las herramientas de IA para mirar más allá de la estructura del cerebro en busca de formas de comprender mejor los diagnósticos de TEA y el comportamiento de las personas con TEA.

«Dos cerebros pueden tener una forma muy similar pero aún así funcionan de manera diferente», dijo Anzellotti. “Hay una serie de otros aspectos del cerebro que necesitaremos observar para obtener una imagen completa. En este momento, nos estamos enfocando en la conectividad funcional, una medida de cómo el cerebro está ‘conectado’. Una gran pregunta es si eso nos mostrará algo nuevo sobre las diferencias individuales dentro del TEA. El objetivo de este tipo de trabajo es poder utilizar datos de imágenes cerebrales para ayudar a desarrollar enfoques de atención médica personalizados para las personas con TEA».