Comment un réseau de neurones devine l'âge à partir de la carte du cerveau bioRxiv

Chaque ville a sa carte routière. À la façon dont les routes relient les villes et à leur largeur, on peut deviner l'âge de ce réseau. C'est à peu près ainsi qu'un réseau de neurones apprend à déterminer l'âge d'une personne à partir de la carte des connexions de son cerveau.

À la place des villes, le cerveau compte 84 régions, et à la place des routes, des faisceaux de fibres nerveuses. La carte de ces connexions s'appelle le connectome. On la construit à partir d'images d'IRM de diffusion, qui montrent comment l'eau se déplace le long des voies nerveuses. Le réseau de neurones examine la structure des connexions et annonce l'âge de la personne.

Les chercheurs ont entraîné le modèle sur les données de quatre groupes de personnes. Dans un groupe, il se trompait en moyenne de 4,7 ans, dans un autre de 9,75 ans. Mais le plus important était l'écart entre l'âge prédit et l'âge réel. Si le modèle dit que le cerveau a 70 ans alors que la personne en a 65, c'est que ce cerveau vieillit plus vite que la normale.

Pour éliminer un biais systématique, les chercheurs ont soustrait de cet écart la tendance attendue et obtenu un écart corrigé. Celui-ci s'est révélé lié à l'intégrité de la substance blanche. Chez les personnes dont l'écart était plus élevé, l'anisotropie fractionnaire était plus faible dans l'hippocampe, une région essentielle à la mémoire. Mieux : chez celles dont l'écart était plus grand au départ, l'anisotropie fractionnaire diminuait plus fortement par la suite. Un cerveau qui paraît plus vieux s'use bel et bien plus vite.