Le immagini del cervello di migliaia di persone in tutto il mondo sono state utilizzate per creare un classificatore basato sull’apprendimento automatico che potrebbe aiutare nella diagnosi precoce
L’insorgenza della psicosi può essere prevista prima che si verifichi, utilizzando uno strumento di apprendimento automatico in grado di classificare le scansioni cerebrali MRI tra coloro che sono sani e quelli a rischio di soffrire di un episodio psicotico.
Un consorzio internazionale che comprende ricercatori dell’Università di Tokyo ha utilizzato il classificatore per confrontare le scansioni di oltre 2.000 persone provenienti da 21 località globali. Circa la metà dei partecipanti era stata identificata come clinicamente ad alto rischio di sviluppare psicosi.
Utilizzando i dati di addestramento, il classificatore era accurato all’85% nel distinguere tra le persone che non erano a rischio e quelle che in seguito avevano manifestato sintomi psicotici evidenti. Utilizzando nuovi dati, la precisione era del 73%. Questo strumento potrebbe essere utile in futuri contesti clinici poiché, mentre la maggior parte delle persone che soffrono di psicosi guariscono completamente, un intervento precoce generalmente porta a risultati migliori con un impatto meno negativo sulla vita delle persone.
Chiunque può sperimentare un episodio psicotico, che comunemente comporta deliri, allucinazioni o pensieri disorganizzati.
Non esiste una causa unica, ma può essere scatenata da una malattia o un infortunio, da un trauma, dall’uso di droghe o alcol, da farmaci o da una predisposizione genetica. Sebbene possa spaventare o disturbare, la psicosi è curabile e la maggior parte delle persone guarisce. Poiché l’età più comune per un primo episodio è durante l’adolescenza o la prima età adulta, quando il cervello e il corpo stanno subendo molti cambiamenti, può essere difficile identificare i giovani che hanno bisogno di aiuto.
"Al massimo, solo il 30% degli individui ad alto rischio clinico sviluppa successivamente sintomi psicotici evidenti, mentre il restante 70% no," ha spiegato il professore associato Shinsuke Koike della Graduate School of Arts and Sciences dell’Università. da Tokio. "Pertanto, i medici hanno bisogno di aiuto per identificare coloro che avranno sintomi psicotici utilizzando non solo segni subclinici, come cambiamenti nel pensiero, nel comportamento e nelle emozioni, ma anche alcuni marcatori biologici".
Il consorzio di ricercatori ha lavorato per creare uno strumento di apprendimento automatico che utilizza la risonanza magnetica cerebrale per identificare le persone a rischio di psicosi prima che si manifesti. Precedenti studi che utilizzavano la risonanza magnetica cerebrale hanno suggerito che le differenze strutturali si verificano nel cervello dopo l’insorgenza della psicosi. Tuttavia, questa è la prima volta che vengono identificate differenze nel cervello di coloro che sono ad altissimo rischio ma non hanno ancora sperimentato la psicosi.
Il team proveniente da 21 diverse istituzioni in 15 paesi diversi ha riunito un gruppo ampio e diversificato di partecipanti adolescenti e giovani adulti. Secondo Koike, indagare sui disturbi psicotici utilizzando la risonanza magnetica può essere impegnativo perché le variazioni nello sviluppo del cervello e nelle macchine per la risonanza magnetica rendono difficile ottenere risultati molto precisi e comparabili. Inoltre, per i giovani, può essere difficile distinguere tra i cambiamenti dovuti allo sviluppo tipico e quelli dovuti alla malattia mentale.
"Diversi modelli di risonanza magnetica hanno parametri diversi che influenzano anche i risultati", ha spiegato Koike. "Come con le fotocamere, diversi strumenti e specifiche di ripresa creano immagini diverse della stessa scena, in questo caso il cervello del partecipante. Tuttavia, siamo stati in grado di correggere queste differenze e creare un classificatore che ben si adatta a prevedere l’insorgenza di psicosi".
I partecipanti sono stati divisi in tre gruppi di persone ad alto rischio clinico : coloro che successivamente hanno sviluppato psicosi; coloro che non hanno sviluppato psicosi; e persone con stato di follow-up incerto (1.165 persone in totale per i tre gruppi) e un quarto gruppo di controlli sani per confronto (1.029 persone).
Utilizzando le scansioni, i ricercatori hanno addestrato un algoritmo di apprendimento automatico per identificare modelli nell’anatomia del cervello dei partecipanti. Da questi quattro gruppi, i ricercatori hanno utilizzato l’algoritmo per classificare i partecipanti in due principali gruppi di interesse: controlli sani e quelli ad alto rischio che in seguito hanno sviluppato sintomi psicotici evidenti.
Nella formazione, lo strumento era accurato all’85% nel classificare i risultati, mentre nel test finale utilizzando nuovi dati era accurato al 73% nel prevedere quali partecipanti fossero ad alto rischio di insorgenza di psicosi. Sulla base dei risultati, il team ritiene che fornire risonanze magnetiche cerebrali a persone identificate come ad alto rischio clinico possa essere utile per prevedere la futura insorgenza di psicosi.
"Dobbiamo ancora verificare se il classificatore funzionerà bene per nuovi set di dati. Poiché alcuni dei software che utilizziamo sono migliori per un set di dati fisso, dobbiamo creare un classificatore in grado di classificare in modo affidabile le risonanze magnetiche provenienti da nuovi siti e macchine. sfida che ora viene affrontata da un progetto nazionale di scienze del cervello in Giappone, chiamato Brain/MINDS Beyond," ha detto Koike. "Se riusciremo a farlo con successo, saremo in grado di creare classificatori più robusti per nuovi set di dati, che potranno poi essere applicati a contesti clinici di routine e di vita reale".
I risultati suggeriscono che, quando si considera lo sviluppo del cervello dell’adolescente, la risonanza magnetica di base per i soggetti ad alto rischio clinico può essere utile per identificare la loro prognosi. Sono necessari futuri studi prospettici per verificare se il classificatore possa essere veramente utile in contesti clinici.
