طوّر باحثون بجامعة ستانفورد الأميركية تقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحليل أنماط الاتصال بين مناطق الدماغ، لتقييم الحالة المعرفية لكبار السن، ورصد مؤشرات مبكرة قد تكشف عن احتمال إصابتهم بمرض ألزهايمر قبل سنوات من ظهور أعراضه.
تعتمد التقنية الجديدة على مقارنة النشاط الدماغي الوظيفي لمصابين بمرض ألزهايمر مع أشخاص يتمتعون بقدرات معرفية استثنائية، رغم تقدمهم في العمر، ويُعرفون علمياً باسم "المسنين فائقي الأداء المعرفي".
ويختلف هذا النهج عن الأساليب السابقة التي اعتمدت غالباً على مقارنة المصابين بألزهايمر بأشخاص لا يعانون اضطرابات معرفية؛ إذ يرى الباحثون أن الاستعانة بأشخاص يحتفظون بذاكرة قوية، وقدرات ذهنية مرتفعة في سن متقدمة، توفر مرجعاً أكثر دقة لفهم الاختلافات بين الشيخوخة الدماغية الصحية والمرضية.
وطور الباحثون إطاراً حسابياً يعتمد على التعلم الآلي، أطلقوا عليه اسم "شبكة الاتصال الدماغي للمرونة والقابلية للإصابة بألزهايمر"، يستطيع تحليل الخصائص الوظيفية للدماغ، وتحديد مدى اقترابها من الأنماط المرتبطة بمقاومة التدهور المعرفي، أو الإصابة بالمرض.
قياس التغيرات المرتبطة بالدم داخل الدماغ
استخدم الباحثون صور الرنين المغناطيسي الوظيفي الملتقَطة أثناء الراحة، وهي تقنية تقيس التغيرات المرتبطة بتدفق الدم داخل الدماغ، وتتيح دراسة كيفية تواصل مناطقه المختلفة عندما لا يؤدي الشخص مهمة ذهنية محددة.
وشملت المرحلة الأولى من البحث بيانات 180 شخصاً من ذوي الأداء المعرفي الاستثنائي، و110 مرضى سبق تشخيص إصابتهم بألزهايمر، وجميعهم تبلغ أعمارهم 75 عاماً على الأقل.
واستخدم الباحثون هذه البيانات لتدريب النموذج الحاسوبي، وتقييم قدرته على التمييز بين الأنماط الوظيفية المرتبطة بالحفاظ على القدرات المعرفية، وتلك المرتبطة بالمرض.
واختبر الباحثون قدرة النموذج على العمل باستخدام بيانات مجموعة مستقلة، تضم 143 شخصاً، للتحقق من إمكانية تطبيق النتائج على مشاركين لم تُستخدَم بياناتهم في تطوير النموذج.
وبعد ذلك، انتقل الباحثون إلى مرحلة أكثر أهمية، شملت 818 شخصاً من فئة عمرية أصغر نسبياً، لم تظهر عليهم علامات ضعف معرفي، ولم يكونوا مصنَّفين ضمن فئة أصحاب الأداء المعرفي الاستثنائي.
وأظهرت النتائج أن التقنية استطاعت تحديد موقع كل مشارك على مقياس متصل، يمثل أحد طرفيه الأشخاص الذين يحتفظون بوظائف دماغية استثنائية، رغم الشيخوخة، بينما يمثل الطرف الآخر الأنماط الوظيفية المرتبطة بألزهايمر، كما أظهر النموذج أداءً متشابهاً عند تطبيقه على مجموعة مستقلة أخرى تضم 497 شخصاً، ما يدعم إمكانية الاستفادة منه في تقييم أشخاص من مجموعات مختلفة.
لم يقتصر عمل الباحثين على تحليل صور الدماغ، بل درسوا أيضاً العلاقة بين الأنماط التي رصدها النموذج، والتغيرات المعرفية والبيولوجية التي ظهرت لدى المشاركين خلال فترات المتابعة.
وأظهرت تحليلات المتابعة، التي شملت فترات متباينة تراوحت بين 5 و 15 سنة بحسب البيانات المتاحة، أن الأشخاص الذين اقتربت أنماط الاتصال الوظيفي في أدمغتهم من الأنماط المرتبطة بألزهايمر شهدوا تراجعاً معرفياً أسرع، مقارنة بمن اقتربت أنماط أدمغتهم من خصائص أصحاب الأداء المعرفي الاستثنائي.
وارتبطت هذه الأنماط أيضاً بتراكم أكبر لبروتين "أميلويد بيتا" (Amyloid-beta) الذي يشكل تجمعات غير طبيعية في أدمغة المصابين بألزهايمر، فضلاً عن ارتفاع احتمال تطور الحالة إلى مرض ألزهايمر المشخَّص سريرياً.
وتشير هذه النتائج إلى أن بعض التغيرات المرتبطة بخطر الإصابة بالمرض قد تكون قابلة للرصد من خلال طريقة عمل الشبكات العصبية، حتى عندما لا تظهر على الشخص مشكلات واضحة في الذاكرة أو التفكير.
ويعد ذلك مهماً؛ لأن مرض ألزهايمر يتطور تدريجياً على مدى سنوات، وقد تبدأ التغيرات البيولوجية المرتبطة به قبل فترة طويلة من ظهور الأعراض السريرية.
ورغم ارتباط المرض بتراكم بروتيني "أميلويد بيتا" و"تاو" (Tau) داخل الدماغ، إلى جانب عوامل وراثية وبيولوجية أخرى، فإن العلماء لا يزالون يسعون إلى فهم أسباب احتفاظ بعض الأشخاص بقدرات معرفية مرتفعة، رغم تقدمهم الكبير في العمر، مقابل تعرض آخرين لتدهور تدريجي.
تقييم مبكر للإصابة بألزهايمر
ويعتقد الباحثون أن الجمع بين تحليل خصائص الاتصال الوظيفي للدماغ، وتقنيات التعلم الآلي، قد يساعد مستقبلاً على تطوير أدوات لتصنيف كبار السن بحسب مدى تعرضهم لخطر التدهور المعرفي
وقال الباحث المشارك في الدراسة، كانهاو تشاو، الباحث بجامعة ستانفورد في الولايات المتحدة، إن النتائج تدعم الفائدة المحتملة لهذه الأداة في التقييم المبكر لاحتمالات إصابة كبار السن، الذين لا يعانون ضعفاً معرفياً ظاهراً، بالمرض.
ومع ذلك، لا تعني النتائج أن النموذج يستطيع تشخيص ألزهايمر لدى الأفراد الأصحاء، أو التنبؤ بشكل مؤكد بمن سيصاب بالمرض؛ إذ تعكس أنماط الاتصال الدماغي احتمالات إحصائية، وليست أحكاماً تشخيصية نهائية.
وكذلك، لا تثبت العلاقة بين هذه الأنماط والتدهور المعرفي أن الاختلافات الوظيفية المرصودة هي السبب المباشر للإصابة بالمرض.
ولا تزال هناك حاجة إلى دراسات إضافية لتقييم دقة التقنية في الاستخدام السريري، وتحديد مدى قدرتها على إضافة معلومات تنبؤية إلى الفحوص المعتمدة والمؤشرات البيولوجية المعروفة.
لكن النتائج تفتح مجالاً جديداً لدراسة الشيخوخة الدماغية، لا يركز فقط على التغيرات التي تقود إلى فقدان الذاكرة، وإنما يسعى أيضاً إلى فهم الخصائص التي تساعد بعض الأشخاص في الحفاظ على قدراتهم الذهنية لفترات استثنائية، والاستفادة منها في تطوير وسائل أفضل للتعرف المبكر على احتمالات الإصابة بمرض ألزهايمر.
