سن شما روی صورتتان نوشته شده است! - بوستان گفتگو

ارزش یک عکس مقدار هزار کلمه است. اما وقتی آن عکس یک تصویر سه بعدی بسیار دقیق از چهره باشد، احتمالاً ارزش هزار آزمایش خون را هم داشته باشد. زیرا این گونه های برجسته و گودی های زیر چشم صرفاً پیغام رسان بالارفتن سن نیستند و می تواند نشان دهنده شرایط سلامت ما باشد.

برای دهه هاست که دانشمندان می دانند صرفاً سن تاریخی همه چیز را درباره شرایط یک فرد بیان نمی نماید. بلکه سن بیولوژیکی که به متغیر های مختلف از محیط اطراف گرفته تا رژیم غذایی و عادت های ورزشی بستگی دارد، نشان دهند ه شرایط سلامتی افراد است و می تواند نسبت به سن تاریخی تا سال ها تفاوت داشته باشد. اما برخلاف سن تاریخی که برای به دست آوردنش فقط احتیاج به شمارش سال های زندگی مان داریم، به دست آوردن سن بیولوژیکی چالش های خود را دارد. حالا جینگ-دانگ جکی هان و همکارانش پیروز به توسعه فرآیندی مبتنی بر هوش مصنوعی به نام سنجه پیری چهره شده اند که در آن تصویر سه بعدی از چهره افراد تهیه می شود و سن بیولوژیکی آن ها محاسبه می شود.

جینگ-دانگ جکی هان، محقق دانشگاه پکن، با استفاده از یک سیستم تصویربرداری سه بعدی و هوش مصنوعی، سیستمی را برای معین کردن سن بیولوژیکی (سن فیزیولوژیکی) افراد توسعه داده است. در این نقشه گرمایی که در آن مقادیر بالا با قرمز و مقادیر پایین تر با آبی نشان داده شده اند، تغییرات چهره یک زن چینی با گذشت زمان و بالارفتن سن آشکار شده است. سن فیزیولوژیکی می تواند تا 7/5 (هفت و نیم) سال با سن تاریخی (سنی که از زمان تولد محاسبه می شود) تفاوت داشته باشد. منبع تصویر: جینگ-دانگ جکی هان؛ دانشگاه پکینگ

روشی که امروزه هان و همکارانش از آن استفاده می نمایند، درواقع الهام گرفته از سنتی در چین است که به قرن ها پیش بازمی شود. در این سنت طبیبان با تماشا چهره افراد اصطلاحاً شرایط سلامتی آن ها را تفسیر و پیش گویی می کردند. حالا هم هان، یک زیست شناس محاسباتی و همکارانش از دانشگاه پکن با الهام گرفتن از همین روش و آنالیز تصاویر سه بعدی چهره نزدیک به پنج هزار نفر از اهالی شهرستان جیدونگ کشور چین، سنجه پیری چهره شان را ساخته اند. این محققان دو عدد از این سنجه ها را با استفاده از هوش مصنوعی ساخته اند که یکی از آن ها سن تاریخی و دیگری سن بیولوژیکی را پیش بینی می نماید. نحوه کار این سنجه های پیری چهره با آنالیز تغییرات سیمای صورت افراد با گذشت زمان است؛ مانند گوشه های چشم، پهنی بینی، افتادگی فک و افزایش فاصله بین بینی و دهان. بعلاوه بعضی از ویژگی های خاص ظاهری نشان از بروز بیماری های خاص دارند. به طور مثال نشانه التهاب سیستماتیک افتادگی پوست است.

طبق ادعای آندره استوا، مدیر و بنیان گذار یک شرکت دانش بنیان در زمینه هوش مصنوعی پزشکی در لوس آلتوس کالیفرنیا، تحقیقات هان پتانسیل ایجاد پیشرفت در توسعه دارو های پیشگیرانه را دارد: اگر بتوانید از فردی عکسی بگیرید و سپس سن بیولوژیکی او را به دست آورید، این موضوع تأثیر زیادی روی سبک زندگی شما خواهد داشت. با استفاده از این ابزار بعلاوه پزشکان قادر خواهند بود تا شرایط بیماران دارای بیماری های سخت و سنگین مانند افرادی که شیمی درمانی می شوند را راحت تر پایش و مدیریت نمایند. یاری به تحقیقات در رابطه با پیری نیز می تواند از دیگر خدمات این ابزار باشد.

خود هان هم در این رابطه می گوید: درخواست های متعددی از شرکت های مختلف داریم که می خواهند با استفاده از ابزار ما مقدار اثربخشی دارو های ضد پیری خود را بسنجند.

هوش مصنوعی برای یادگیری و انجام فعالیت به برترین داده های ممکن احتیاج دارد تا مثال هایی از جواب درست و حقیقت عینی هر موضوع داشته باشد. به طور مثال در این قضیه، هوش مصنوعی احتیاج دارد تا از قبل یک چهره متناسب با هر سنی را دیده باشد تا بتواند در داده های نو بر طبق آموخته هایش برترین عملکرد را داشته باشد؛ و این یک مشکل اساسی خواهد بود. زیرا هیچ استاندارد معینی برای معین سن بیولوژیکی وجود ندارد. مفهوم سن بیولوژیکی بیشتر شبیه چتری است که تمام مفاهیم سیستمیکی که با افزایش سن رخ می دهند را در بر می گیرد. این را کریستوفر بل می گوید. او در دانشگاه لندن رابطه بین بیماری های مزمن و سن را آنالیز می نماید. از کاهش تعداد تلومر ها (کلاهک هایی که از نابودی کروموزم ها جلوگیری می نمایند) تا ضعف سیستم ایمنی بدن؛ اینکه کدام یک از این ها باید به عنوان نشانگر اصلی پیری به کار گرفته شوند واقعاً معضل است.

بعضی از سنجه هایی که از قبل تر از آن ها برای معین سن بیولوژیکی استفاده می شود، براساس پراکندگی پروتئین در خون یا تعداد دفعاتی که سلول های بنیادین تکثیر می شوند کار می نمایند.

سنجه پیری چهره

در سال 2016 هان تصمیم گرفت تا از روشی نو برای مقدار گیری سن بیولوژیکی استفاده کند. روشی که در آن با استفاده از ظاهر فرد این سن تشخیص داده شود. یکی از منابع الهام بخش هان، مطالعه ای است که در سال 2009 در رابطه با همین موضوع اجرا شده است. در این مطالعه تعدادی از داوطلبان با تماشا تصویر یک جفت دوقلو سعی کردند تا شرایط سلامتی و سنی آن ها را آنالیز نمایند. سپس هفت سال بعد، شرایط سلامتی این دوقلو مورد ارزیابی نهاده شد و با نتایج آن موقع مقایسه شد.

محققان متوجه شدند که وضع سلامتی یکی از دوقلو ها که چهره اش نسبت به خواهر یا برادر دوقلویش مسن تر توصیف شده بود، ضعیف تر و شنماینده تر است. او بعلاوه دارای اختلال شناختی است و به احتمال زیاد زودتر فوت کند. در نتیجه هان با خودش فکر کرد که سن بیولوژیکی که به وسیله چهره معین شود، می تواند رابطه مستقیمی با سلامتی فرد داشته باشد. تیم او بعلاوه تا قبل از این و در مطالعه ای که نتایجش در سال 2015 منتشر شد، با استفاده از تصاویر سه بعدی چهره افراد متوجه شده بودند که جزئیات چهره افراد می تواند سن تاریخی آن ها را پیش بینی کند. آن ها این مطالعه را با یاری مدلی آماری که با استفاده از تهیه تصویر سه بعدی از چهره 300 نفر از شهر پکن، مرکز چین انجام داده بودند.

پیش بینی تغییرات چهره یک زن چینی از 20 سالگی (سمت چپ) تا 65 سالگی. مطالعات هان نشان می دهد که پیرشدن سریع چهره نشان دهنده التهاب سیستمیک است با دیگر چالش های سلامتی مانند کلسترول بالا یا فشار خون رابطه مستقیم دارد. منبع تصویر: چینگ-دانگ جکی هان؛ دانشگاه پکینگ.

در همان زمان هان در پی نشانه هایی درون خون بود که با سن رابطه داشته باشند که متوجه شد آموزشگاه علوم چین، که همکار انجمن مکس پلانک در بخش زیست شناسی محاسباتی است و هان بعداً در همین جا مشغول به کار شد، دارای یک تصویربردار سه بعدی چهره است. در نتیجه او با خودش فکر کرد که بهتر است هنگام جمع آوری نمونه های خون، این دستگاه را هم با خودش ببرد و از چهره افرادی که از آن ها نمونه خون می گیرد، تصویری سه بعدی نیز تهیه کند. سپس او می توانست چیزی که چهره درباره سن برملا می نماید و چیزی که نمونه های خون در رابطه با سن آشکار می نمایند را با هم مقایسه کند.

تا سال 2016 میلادی، خانم هان به گروه مطالعه ای بزرگ تری هم دسترسی پیدا نموده بود. گروهی که حالا او روی آن ها مطالعه می کرد 5000 نفر از اهالی شهرستان جیدونگ بودند و بعلاوه تکنیک های هوش مصنوعی که از آن استفاده می کرد نیز ارتقا یافته بودند. در این مطالعه نو که به وسیله هان اجرا شده است، سن بیولوژیکی هر یک از افراد حاضر در گروه مطالعه به وسیله پنج داوطلب دیگر مورد ارزیابی نهاده شده تا مقدار اشتباهات و نوسانات در داده ها به کمترین مقدار ممکن برسد و از همین داده ها به عنوان پایه (حقیقت محض) تمرین و یاددادن به هوش مصنوعی استفاده شود.

موتور هوش مصنوعی که با یاری همین مشاهدات و آنالیز های انسانی آموزش می بیند و پیشرفت می نماید، از ابتدا دقیق بوده است. به طور میانه خطای آن در پیش بینی سن تاریخی و سن بیولوژیکی سه سال بوده. در مطالعه هان، از افرادی که سن پیش بینی شده شان به وسیله هوش مصنوعی بیشتر از سه سال بوده، به عنوان افراد زود پیر (fast-agers) و آن هایی که سن شان بیش از سه سال کمتر برآورد شده بود، کند پیر (slow-agers) تعبیر شده است.

آن طور که هان می گوید، این تفاوت بین سن واقعی و سن پیش گویی شده می تواند با پارامتر های مختلف سلامتی فرد مرتبط باشد. او بعلاوه معتقد است که همین موارد حاشیه ای می تواند درباره نحوه پیری ما اطلاعات خوبی بدهد.

هان برای اکتشاف ارتباط بین ظاهر، سن و عوامل تأثیرگذار روی سلامتی، در کنار جمع آوری نمونه های خون، پرسش نامه ای درباره عادت های افراد گروه مطالعه تهیه نموده است. به طور مثال، در افراد زود پیر سیگارکشیدن، خروپف کردن و سطح بالای کلسترول در خون مشهود بوده است درحالی که در افراد کند پیر مصرف ماست، خوردن وعده های غذایی در ساعات معین و بعلاوه چگالی بیشتر مواد معدنی در استخوان ها بیشتر مشاهده شده است.

به نظر می رسد در میان سالی، یعنی بین دهه 40 تا اوایل دهه پنجاه زندگی، تفاوت بین زود پیرها و کند پیرها بیشتر از زمان های دیگر قابل تشخیص باشد. ممکن است بعضی افراد بسیار پیر به نظر برسند، درحالی که فقط 40 سال دارند و دیگری با 55 سال سن ظاهری جوان دارد. هان معتقد است که چنین تفاوتی به معنی تأثیر شدید عادات زندگی و نحوه رسیدگی به سلامتی است.

هان و همکارانش بعلاوه با ساخت مدل های بیشتر سعی کردند تا مکانیزم مولکولی پشت پیری را آنالیز نمایند و آن را با استفاده از هوش مصنوعی با چهره افراد زود پیر تطابق دهند. به طور مثال آن ها سنجه هایی توسعه دادند که ژن های فعال درون خون افرادی که چهره پیرتری نسبت به سن شان داشتند را شناسایی می کرد و آن را با جزئیات چهره همان افراد تطبیق می داد.

هان درباره سنجه های پیری چهره می گوید: تسریع پیری رابطه زیادی با ایجاد عفونت یا التهاب در بدن دارد. این پیری معمولاً در چین وچروک پیشانی و افتادگی پوست نمایان می شود. از سوی دیگر، کلسترول بالا در خون با افزایش برجستگی بافت های بین استخوان گونه و فک پایینی و گودی زیر چشم ها همراه است.

کاربرد های این تکنولوژی

مطالعه درباره پیری در مسیر درست و رو به پیشرفتی قرار گرفته است، اما مسئله ای وجود دارد که همواره فکر پژوهشگران این حوزه را درگیر نموده؛ اینکه ما دقیقاً نمی دانیم سن بیولوژیکی چیست و بعلاوه راه معینی هم برای تعریف عددی و کمی آن نداریم. اما طبق ادعای رویبائو رِن، پزشک پژوهشی مرکز بین المللی مطالعات پیری و سرطان در دانشگاه پزشکی هاینان چین، پژوهش هان و دیگر پژوهش هایی که در آزمایشگاه های مختلف درحال انجام هستند، گام های مهمی برای پیداکردن اطلاعات در این مورد انجام داده اند.

رِن در این باره می گوید: همین که قادر شده ایم روند پیری را مقدار گیری کنیم، یک قدم بزرگ رو به جلو است و تکنولوژی دکتر هان که همین الان هم در بیمارستان هاینان که خودش در آن جا مشغول به کار است استفاده می شود، نقش مهمی در مطالعات مربوط به پیری ایفا خواهد نمود.

به طور مثال شرکت های داروسازی می توانند از این ابزار برای آنالیز و ارزیابی دارو های افزایش سن یا ضد پیری خود استفاده نمایند. بعلاوه رِن به عنوان یک سرطان شناس (Oncologist) امیدوار است تا این سنجه پیری چهره بتواند در تشخیص زود موقع سرطان به کار آید. از آن جایی که سرطان رابطه مستقیمی با سن دارد، اگر فردی نشانه های زود پیری را از خود بروز دهد، پزشکان می توانند آن را تحت ارزیابی مستمر قرار دهند و در صورت بروز سرطان، در زودترین حالت ممکن از آن با خبر شوند. رِن در ادامه می گوید: افزایش سن و پیری احتمالاً علت 80 درصد بیماری ها باشد.

پزشکان بعلاوه می توانند سن بیولوژیکی را به عنوان یکی از معیار های چک آپ که به طور مداوم باید تست شود، حساب نمایند. مانند سطح کلسترول خون یا فشار خون که معمولاً به صورت دوره ای تست می شوند. این می تواند زنگ هشداری باشد و این سؤال را پاسخ دهد که ما چگونه شرایط سلامت خود را مدیریت نموده ایم؟ این موضوع را رِن عنوان کرد.

برخلاف سایر روش های سنجه ای که احتیاجمند نمونه خون یا نمونه بافت بدن است و برای خروجی گرفتن احتیاج به آنالیز های گران قیمت دارد، سنجه پیری چهره در مقایسه بسیار مقرون به صرفه و کار با آن راحت است. صرفاً احتیاج است تا مراجعه نماینده برای یک دقیقه جلوی تصویربردار سه بعدی چهره بنشیند تا از چهره اون تصویربرداری شود.

افق پیش روی این فناوری

کریستوفر بل نیز معتقد است که مطالعات در خصوص سنجه های پیری پتانسیل زیادی دارد؛ به خصوص اکنون که تعداد مجموعه داده ها بسیار بیشتر از قبل شده است. قدرت اصلی این سنجه های پیری، توانایی آن ها در آشکارکردن جزئیات عمیق فرآیند پیری است.

هان و همکارانش بعلاوه به پژوهش های خود برای پیداکردن دیگر سنجه های پیری مانند سنجه ترنسکریپتومیکس (Transcriptome Clock) که آسیب های واردشده به دی ان ای درون خون را بازتاب می دهد یا سنجه تک سلولی (Single Cell Clock) که براساس اطلاعات استخراج شده از یک تک سلول کار می نماید، ادامه می دهند. هدف مخلوط کردن تمام این سنجه ها با یکدیگر است. هر سنجه جنبه های مختلفی از پیری را نمایان می نماید و سپس تمام این جنبه ها در کنار یک دیگر یک سنجه واحد و کامل را تشکیل می دهند. این پژوهشگران بعلاوه درحال توسعه سنجه پیری چهره خود هستند. یک نسخه نو که برای تمام گروه های قومیتی قابل استفاده باشد، به زودی رونمایی خواهد شد.

هدف نهایی هان چه خواهد بود؟ هان با خنده پاسخ می دهد: خب، من به همکارانم می گویم می خواهم کاری کنم تا پنج سال بیشتر زندگی نمایند و پنج سال هم جوان تر به نظر برسند.

منبع: دیجیاتو