باحثون يفكّون أسرار القلب ويتوقّعون أمراض القلب باستخدام الذكاء الاصطناعي

最近، استخدمت دراستان متعلقتان بالقلب خوارزميات الذكاء الاصطناعي لفهم كيفية عمل القلب وعدم عمله. استخدم فريق من الباحثين خوارزميات الذكاء الاصطناعي لفهم كيفية تأثير شكل عضلات القلب على أدائه. بفضل مساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي، حصل فريق البحث على رؤية حول كيفية تمكين بطينات القلب من تدفق الدم ووجد ستة أقسام من الحمض النووي التي تلعب دورًا هامًا في تطور عضلات القلب. في غضون ذلك، درست دراسة أخرى كيف يمكن استخدام الصور الشخصية لتشخيص أمراض القلب.

منذ القرن الخامس عشر والسادس عشر، دراست علماء القلب وتساءلوا عن كيفية ارتباط هيكله بوظائفه. تساءل ليوناردو دا فينشي عن كيفية تحرك عضلات القلب لتحريك الدم في جميع أنحاء الجسم منذ أكثر من 500 عام. بفضل فريق من الباحثين من معاهد مثل MRC London Institute of Medical Sciences و Cold Spring Harbor Laboratory و EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) و Heidelberg University و Politecnico di Milano ، نحن أقرب إلى فهم دور Trabeculae في تطور ووظيفة القلب.

Trabeculae هي ألياف عضلية تشكل شبكة هندسية معقدة على السطح الداخلي للقلب. يُعتقد أن Trabeculae توفر الأكسجين للقلب أثناء تطوره، حيث أن القلب هو أول орган يتطور ولا يستطيع الحصول على الأكسجين من الرئتين. ومع ذلك، لطالما كانت لغزًا ما الدور الذي يلعبه Trabeculae في البالغين. كان دا فينشي قد افترض أن Trabeculae في القلب تخدم لتدفئة الدم أثناء تحركه في القلب، ولكن بفضل تقنيات البحث القائمة على الذكاء الاصطناعي، لدينا الآن فكرة عن غرضها الحقيقي.

استخدم فريق البحث خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل ما يقرب من 25000 مسحًا بالتصوير بالرنين المغناطيسي للقلب. تم توفير هذه المسحات إلى نموذج الذكاء الاصطناعي جنبًا إلى جنب مع بيانات جينية وبيانات مورفولوجيا القلب. قام الباحثون بتحليل نتائج النموذج ووجدوا أن Trabeculae يبدو أنها تلعب دورًا في تسهيل تدفق الدم عبر بطينات القلب. يُعتقد الآن أن الأنماط الهندسية على الداخل من القلب تساعد على تدفق الدم بفعالية أكبر أثناء ضربات القلب.

بالإضافة إلى اكتشاف أن Trabeculae يمكن أن تساعد في تدفق الدم بفعالية، اكتشف الباحثون أيضًا ستة أقسام من الحمض النووي التي تؤثر على تطور Trabeculae. يلعب两个 من الأقسام الستة أيضًا دورًا في تطور مسارات الأعصاب المتفرعة داخل الدماغ. من الممكن أن الآليات المماثلة التي تؤدي إلى Trabeculae تؤدي أيضًا إلى خلايا الأعصاب.

قد يكون شكل Trabeculae حتى علاقة مع أمراض القلب. تم تحليل بيانات جينية من أكثر من 50000 مريض بواسطة فريق البحث، ووجد أن أنماط Trabeculae المختلفة لها بعض العلاقة بفرصة تطوير أمراض القلب.

في دراسة أخرى، كما ذكر في Futurism، قام باحثون من المركز الوطني لأمراض القلب في بكين، الصين، بتجربة خوارزمية قادرة على توقع فرصة فرد لتطوير أمراض القلب بناءً على السمات الجسدية التي يمكن التقاطها في صورة بسيطة للشخص. هناك سمات جسدية لها علاقة بأمراض القلب، مثل الإيداعات الصفراء بالقرب من جفون الشخص، والخواتم البيضاء على حواف القرنية الخارجية، وتصبغ الشعر أو تخفيفه. عندما تم تدريب الخوارزمية على صور المرضى من المستشفيات الصينية، أعلنت الخوارزمية أنها تفوقت على أساليب تقييم خطر أمراض القلب الحالية، حيث كانت قادرة على الكشف عن حوالي 80٪ من حالات أمراض القلب. كما ألقت حوالي 60٪ من جميع الحالات السلبية لأمراض القلب.

هناك معدل إيجابي كاذب مرتفع مرتبط بالخوارزمية، والذي يذكر الفريق أنه سيتعين عليه معالجته، مشيرًا إلى أن الإيجابيات الكاذبة يمكن أن تسبب المرضى قلقًا غير ضروري وتحميل النظام الطبي باختبارات غير ضرورية. ومع ذلك، إذا تمت معالجة معدل الإيجابيات الكاذبة للخوارزمية وتحسين الدقة بشكل عام، يمكن أن تكون أداة مفيدة للمناطق في العالم التي تعاني من تمويل برامج فحص أمراض القلب بشكل كافٍ.