Группа ученых из Китая обучила модель искусственного интеллекта определять возраст человека, а также выявлять проблемы со здоровьем, вроде диабета и высокого кровяного давления, по изменениям температуры кожи в области щек, носа и вокруг глаз. Такая оценка состояния позволит медикам своевременно диагностировать метаболические заболевания.

Температура тела — важный фактор старения и долголетия, который влияет на функцию клеток и выживание организма, кроме того, она тесно связана с метаболизмом. Например, ученые выяснили, что жизнь при постоянной жаре в 40 градусов Цельсия приводит к резкому ускорению метаболизма человека.

Исследователи доказали, что особи некоторых видов животных с более низкой температурой тела живут дольше и стареют медленнее, чем те, у кого температура тела выше. Низкая температура увеличивает продолжительность жизни и замедляет старение организмов. 

В связи с этим ученые уже давно изучают влияние температуры на скорость старения и связанные со старением заболевания. Однако зачастую  специалисты прибегают к исследованию всего тела, при этом не уделяют должного внимания небольшим участкам, вроде лица, которые могут дать ценную информацию о здоровье пациента. Состояние сосудов и жировой ткани на лице зависит от температуры кожи, а эти данные — важная составляющая в оценке скорости старения. 

Статья по теме: Кардиологи назвали восемь полезных привычек, которые могут замедлить старение

Группа программистов и медиков из Китая под руководством Цзин-Дун Хань (Jing-Dong Han) из Пекинского университета разработала метод, позволяющий проводить тепловой анализ изображений лица, чтобы оценить скорость старения и выявить метаболические заболевания. Об этом ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Cell Metabolism. 

В своем исследовании команда Хань использовала портативный тепловизор с помощью которого измерила температуру лица у более чем 2,8 тысяч китайских добровольцев, которые проходили ежегодный медицинский осмотр в местных больницах в период с 2020 по 2022 годы. После чего ученые сфотографировали лица каждого участника эксперимента. Всех участников, чей возраст составлял от 21 до 88 лет, специалисты поместили в помещение с регулируемой температурой, при этом исключив все факторы стресса. Испытуемых наблюдали в спокойном состоянии.

Далее ученые разработали платформу ThermoFace для обработки данных на базе искусственного интеллекта, которая объединила 2D-изображения с тепловыми картами, чтобы создать цифровые изображения лиц, показывающие картину распределения температурных полей. 

Сравнивая изображения людей в разных возрастных группах, Хань и ее коллеги обнаружили закономерности распределения тепла, связанные со старением. Например, у женщин температура в области носа снижается к 50 годам (у мужчин примерно к 60), в то время как температура области вокруг глаз повышается.

Команда Хань обучила ИИ распознавать эти закономерности, а затем протестировала алгоритмы на еще 75 добровольцах, у которых не было выявленных проблем со здоровьем. Искусственный интеллект смог определить возраст людей с точностью до пяти лет, используя только данные о температуре лица. 

Статья по теме: Открыт механизм, который мешает заживлению ран у людей с диабетом

Изучив тепловые карты лиц еще 57 добровольцев в возрасте от 25 до 78 лет, в том числе и образцы крови, исследователи выявили связь между повышением температуры вокруг глаз и ростом активности клеток, участвующих в иммунном ответе и в восстановлении поврежденной ДНК, которые возникают при воспалении.

Затем специалисты испытали свою программу на людях, у которых были выявлены метаболические заболевания, такие как диабет, высокое кровяное давление и жировая дистрофия печени. Искусственный интеллект обнаружил, что у этих больных цвет лица меняется гораздо быстрее, по сравнению со здоровыми людьми. Показатели температурных полей больных испытуемых совпали с показателями здоровых людей, которые в среднем на 6,3 года старше, что указывает на ускорение старения. Также у подопытных  были выявлены характерные для конкретного типа метаболического заболевания температурные изменения — например, при диабете повышалась температура в области щек, — у людей старшего возраста такого не наблюдалось.

Статья по теме: Новая модель предсказывает десятилетнюю выживаемость пациентов при раке груди

По словам Хань, теперь новую систему с использованием тепловых карт лица нужно испытать на людях других национальностей. Если она окажется эффективной, ее можно будет быстро и легко внедрить в больницы и поликлиники, чтобы врачи могли быстро диагностировать метаболические заболевания.

Кроме того, Хань и ее коллеги выяснили, что полноценный сон и физические упражнения помогают противостоять возрастным температурным изменениям. Так, например, ученые попросили 23 здоровых добровольцев в возрасте от 18 до 49 лет прыгать через скакалку не менее 800 раз в день в течение двух недель. В конце этого испытания искусственный интеллект оценил биологический возраст этих людей, он оказался на пять лет моложе, чем до начала эксперимента.