هوش مصنوعی سن واقعی بدن را از خون تشخیص می‌دهد

1

سن، فقط تعداد سال‌هایی نیست که از تولد شما گذشته است. دو نفر که در یک روز به دنیا آمده‌اند می‌توانند زندگی‌های زیستی کاملاً متفاوتی داشته باشند. یکی ممکن است در ۸۰ سالگی همچنان از کوه بالا برود، در حالی‌ که دیگری در ۶۰ سالگی از بالا رفتن از پله‌ها ناتوان باشد.

تفاوت میان آن‌ها شانس نیست؛ بلکه در نحوه‌ی پیر شدن بدنشان در زیر سطح پوست نهفته است. اکنون پژوهشگران دانشگاه Edith Cowan (ECU) باور دارند که می‌توانند این فرآیند پنهان را دقیق‌تر از همیشه اندازه‌گیری کنند.

هوش مصنوعی رمز پیری را می‌گشاید

دانشمندانی از ECU، بیمارستان Royal Prince Alfred در سیدنی و دانشکده پزشکی Shantou در چین با همکاری هم ساعت زیستی جدیدی به نام gtAge ساخته‌اند. این ساعت به‌جای شمارش سال‌ها، تغییرات درون خون را می‌خواند تا ببیند بدن واقعاً در چه وضعیتی است.

آن‌ها دو نشانگر زیستی قدرتمند را بررسی کردند: نخست، IgG N-glycome، الگویی از قندها که به آنتی‌بادی‌ها متصل هستند و با افزایش سن تغییر می‌کنند؛ و دوم، Transcriptome، تصویری از نحوه روشن و خاموش شدن ژن‌های موجود در سلول‌های خونی.

هنگامی که پژوهشگران این دو نوع داده را با استفاده از روشی مبتنی بر هوش مصنوعی به نام یادگیری تقویتی عمیق (Deep Reinforcement Learning) ترکیب کردند، نتایج شگفت‌انگیزی به‌دست آمد.

ابزار جدید آن‌ها توانست سن زیستی افراد را با دقت ۸۵ درصدی پیش‌بینی کند — دقیق‌تر از روش‌های قبلی که فقط از یک معیار استفاده می‌کردند. این سیستم نه تنها عدد سال‌ها را حدس زد، بلکه نشان داد بدن در واقع چه احساسی دارد و چگونه عمل می‌کند.

خون، حقیقت سن بدن را فاش می‌کند

هر قطره از خون ما حامل ردپایی از تاریخ زیستی بدن است. IgG N-glycome نشان می‌دهد سیستم ایمنی با گذر زمان چگونه تضعیف می‌شود، در حالی‌ که Transcriptome بازتابی از پاسخ ژن‌ها به استرس، تغذیه و بیماری است. ترکیب این دو، به مدل gtAge دیدی وسیع‌تر از روند پیری می‌دهد.

افرادی که تفاوت میان سن زیستی و سن تقویمی‌شان (Delta Age) بالاتر بود، معمولاً سطح کلسترول، تری‌گلیسیرید، قند خون و هموگلوبین گلیکوزیله بیشتری داشتند.

در مقابل، افرادی با Delta Age پایین‌تر، سطح سالم‌تری از کلسترول HDL یا همان “کلسترول خوب” داشتند. به عبارت دیگر، gtAge فقط گذر زمان را اندازه نمی‌گیرد — بلکه نشان می‌دهد بدن تا چه حد در برابر آن دوام آورده است.

این یافته‌ها اهمیت زیادی دارند، زیرا ارتباط مستقیمی بین سن زیستی و وضعیت سلامت واقعی برقرار می‌کنند. کسی که سن زیستی‌اش جلوتر از سن تقویمی است، ممکن است در معرض خطر بیشتر بیماری‌های قلبی یا دیابت قرار گیرد. در مقابل، کسی که زیستی جوان‌تر دارد، احتمالاً از ژن‌ها، عادات یا محیط محافظت‌کننده‌تری برخوردار است.

چرا سن زیستی اهمیت بیشتری دارد؟

دکتر شینگ‌انگ لی (Xingang Li)، پژوهشگر پسادکترا در دانشکده علوم پزشکی و سلامت ECU توضیح می‌دهد که چرا شمارش سال‌های زندگی نمی‌تواند تمام حقیقت را نشان دهد:

«در واقعیت، برخی افراد تا دهه‌های ۸۰ یا ۹۰ سالم می‌مانند، در حالی‌ که برخی دیگر خیلی زودتر دچار افت مرتبط با سن می‌شوند. این تفاوت به دلیل اختلاف در سن زیستی است که ترکیبی از عوامل ژنتیکی، سبک زندگی، تغذیه‌ای، بیماری‌ها و سلامت کلی بدن را در نظر می‌گیرد.»

به گفته او، مدل gtAge توانست بیش از ۸۵ درصد از تغییرات مرتبط با سن تقویمی را توضیح دهد. دکتر لی افزود:

«با ادغام داده‌های IgG N-glycome و Transcriptome، توانستیم دقت تخمین سن زیستی را افزایش دهیم. این مدل با خطرات واقعی سلامت در ارتباط است و می‌تواند به شناسایی زودهنگام افرادی که در معرض بیماری‌های مرتبط با سن هستند، کمک کند.»

هوش مصنوعی، سن را قابل اندازه‌گیری می‌کند

ساخت مدل gtAge تنها به دانش زیست‌شناسی نیاز نداشت، بلکه قدرت محاسباتی هوش مصنوعی را نیز می‌طلبید. دکتر سید اسلام (Syed Islam)، مدرس ارشد علوم کامپیوتر در ECU، بخش فنی پروژه را هدایت کرد.

او توضیح داد: «برای بهبود پیش‌بینی سن با استفاده از داده‌های چندوجهی زیستی، ابزار اختصاصی AlphaSnake را توسعه دادیم که با یادگیری تقویتی عمیق کار می‌کند.»

این الگوریتم با انتخاب هوشمندانه‌ترین داده‌ها از میان دو منبع زیستی مختلف، از ترکیب کورکورانه اطلاعات جلوگیری کرد. در نتیجه، سیستم توانست روابط پیچیده میان نشانگرهای مولکولی را بهتر شناسایی کند.

این روش متمرکز موجب شد gtAge از مدل‌های قدیمی‌تر که فقط داده‌ها را با هم جمع می‌کردند، عملکرد بهتری داشته باشد. برای ارزیابی دقت، تیم تحقیقاتی نمونه‌های ۳۰۲ فرد میانسال از «مطالعه پیری سالم بوسلتون» در استرالیا را تحلیل کرد. پیش‌بینی‌های ساعت gtAge با وضعیت زیستی واقعی هر شرکت‌کننده هم‌خوانی بالایی داشت.

پیش‌بینی سلامت آینده از روی خون

کاربردهای gtAge فراتر از آزمایشگاه است. در کشورهایی مانند استرالیا که جمعیت در حال پیر شدن است، این ابزار می‌تواند شیوه مراقبت‌های بهداشتی را دگرگون کند.

دکتر اسلام گفت: «با اندازه‌گیری سن زیستی به‌جای سن تولد، می‌توان درک دقیق‌تری از وضعیت سلامت افراد به دست آورد. اگر از پیش بدانیم بدن چه میزان فرسوده شده، می‌توانیم سبک زندگی‌مان را تغییر دهیم تا از آسیب‌های آینده پیشگیری کنیم.»

تصور کنید به کلینیک می‌روید و متوجه می‌شوید سن واقعی بدنتان پنج سال بیشتر از سن تقویمی شماست. این آگاهی می‌تواند انگیزه‌ای برای تغذیه سالم‌تر، ورزش منظم‌تر یا شروع درمان زودتر باشد. ساعت‌های زیستی مانند gtAge این آینده را به واقعیت نزدیک می‌کنند.

آینده علم پیری

این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب زیست‌شناسی با هوش مصنوعی می‌تواند ریتم پنهان پیری انسان را آشکار کند. نسخه‌های آینده gtAge ممکن است شامل لایه‌های زیستی بیشتری مانند پروتئین‌ها یا متابولیت‌ها شود تا دقت اندازه‌گیری را افزایش دهد.

با پیشرفت فناوری، پزشکان شاید بتوانند روند پیری را مانند فشار خون یا کلسترول پایش کنند. پیام روشن است: پیری یکسان نیست؛ هر فرد با ترکیبی از ژن‌ها، عادات و محیط خود پیر می‌شود. gtAge فقط زمان را نمی‌شمارد — بلکه زبان نوشته‌شده در سلول‌های ما را می‌خواند. و با یادگیری این زبان، شاید بتوانیم نه فقط طولانی‌تر، بلکه بهتر زندگی کنیم.

نتایج این پژوهش در مجله Engineering Open Access منتشر شده است.