أطلس قديم لطرق السيارات ملقى على الطاولة. على صفحاته تصل الخطوط بين المدن، ويشير سُمك كل خط إلى مدى ازدحام الحركة عليه. تنظر شبكة عصبية إلى خريطة كهذه وتخبرك بعمر السيارة التي سارت عليها. بهذا التقريب تقريبًا صُمِّم النموذج الذي دُرِّب على التنبؤ بعمر الإنسان من خريطة روابط دماغه.
بدل المدن، تحتوي هذه الخريطة على 84 منطقة من مناطق الدماغ، وبدل الطرق، حزم من الألياف العصبية تصل بينها. ويعتمد سُمك كل رابط على عدد الألياف المارّة عبره. وتُسمى خريطة كهذه الكونكتوم. وتُبنى من صور التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشارى، الذي يُظهر كيف يتحرك الماء على طول المسارات العصبية.
درّب العلماء نماذج كهذه على بيانات أربع مجموعات مختلفة من المشاركين: مسنّين أصحاء، ومرضى بمرض ألزهايمر، وأشخاص لديهم ضعف إدراكي معتدل. المجموع 1093 جلسة تصوير بالرنين المغناطيسي. وقد تعلّم النموذج لكل مجموعة على حدة، لأن أجهزة التصوير وبروتوكولات التصوير كانت مختلفة.
جاءت دقة التنبؤ بالعمر متفاوتة: في إحدى المجموعات أخطأ النموذج بمتوسط 4,7 سنة، وفي أخرى بـ 9,75 سنة. لكن الأهم لم يكن العمر نفسه، بل الفارق بين العمر المتنبأ به والعمر الحقيقي. وقد أُطلق عليه اسم الفارق العمري. فإذا قال النموذج إن عمر الدماغ 70 سنة، وعمر الشخص 65 سنة، فمعنى ذلك أن الدماغ يبدو أكبر من عمره.
المشكلة أن الفارق العمري يحمل خطأً منهجيًا: عند صغار السن يخطئ النموذج في اتجاه، وعند كبار السن في الاتجاه الآخر. لذلك طرح العلماء الاتجاه المتوقع من الفارق، فحصلوا على الفارق المصحَّح، أو cBAG. وهذا تحديدًا هو ما ارتبط بسلامة المادة البيضاء. وفي ثلاث مجموعات من أصل أربع، كان من لديهم cBAG أعلى يمتلكون تباينًا جزئيًا (fractional anisotropy) أقل في الحُصين، وهي منطقة مهمة للذاكرة.
وفي التحليل الطولي، حيث صُوِّر الأشخاص أنفسهم عدة مرات، تنبأ ارتفاع cBAG في البداية بانخفاض لاحق في التباين الجزئي وفي الكفاءة المحلية للشبكة. أي أن الدماغ الذي يبدو أكبر من عمره يفقد فعلاً جودة توصيلاته بوتيرة أسرع.
وكان أصعب ما في الأمر نقل النموذج بين المجموعات. فعندما طُبِّق نموذج دُرِّب على مجموعة واحدة على مجموعة أخرى، بلغ خطأ العمر 80 سنة. أي أن النموذج قد «يشيخ» الشخص قرنًا كاملًا تقريبًا. وبعد إعادة معايرة خطية، انخفض الخطأ إلى 8 سنوات، لكن ترتيب الأشخاص حسب العمر لم يُستعد مع ذلك. وهذا يعني أن النموذج يلتقط خصائص معينة بالجهاز الماسح نفسه، لا البيولوجيا وحدها.
عاد الأطلس القديم إلى الطاولة. والآن يتبين أن خطوطه ليست مجرد طرق، بل سجل لكيفية اهترائها. تقرأ الشبكة العصبية هذا السجل، لكنها تحتاج إلى التدريب على خرائط رسمها رسّام خرائط واحد، حتى لا تخلط بين أسلوب الرسم وحالة الطرق.
عند نقل نموذج دُرِّب على مجموعة AD-DECODE إلى مجموعات أخرى، بلغ خطأ التنبؤ بالعمر 80 سنة، أي أن النموذج قد «يشيخ» الشخص قرنًا كاملًا تقريبًا. وبعد إعادة المعايرة الخطية انخفض الخطأ إلى 8 سنوات، لكن ترتيب الأشخاص حسب العمر لم يُستعد مع ذلك.
تتناغم فكرة العمر البيولوجي المختلف عن العمر الزمني مع رواية «آلة الزمن» لهيربرت ويلز، حيث يجري الزمن بمعدلات متفاوتة لدى كائنات مختلفة. وهنا يشيخ دماغ كل إنسان بوتيرته الخاصة، ويحاول النموذج التقاط هذا المسار الفردي من بنية الروابط.
لم يُنشر على arXiv. هنا صفحته وملف PDF والصياغة الشكلية: يمكنك التحقق بنفسك، لا مجرد قراءة تحليلنا.