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Ferramenta de inteligência artificial revela diferenças entre os sexos na estrutura do cérebro

 
, Editor médico
Última revisão: 02.07.2025
 
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14 May 2024, 17:50

Programas de computador de inteligência artificial (IA) que processam exames de ressonância magnética revelam diferenças na organização dos cérebros de homens e mulheres em nível celular, mostra um novo estudo. Essas diferenças foram encontradas na substância branca, o tecido encontrado principalmente na camada interna do cérebro humano, que facilita a comunicação entre as regiões.

Sabe-se que homens e mulheres sofrem de esclerose múltipla, transtorno do espectro autista, enxaquecas e outros problemas cerebrais de forma diferente, e apresentam sintomas distintos. Uma compreensão detalhada de como o sexo biológico afeta o cérebro é vista como uma forma de aprimorar ferramentas de diagnóstico e tratamentos. No entanto, embora o tamanho, a forma e o peso do cérebro tenham sido estudados, os pesquisadores têm apenas uma compreensão parcial de sua estrutura em nível celular.

Um novo estudo liderado por pesquisadores da NYU Langone Health utilizou uma técnica de IA chamada aprendizado de máquina para analisar milhares de exames de ressonância magnética cerebral de 471 homens e 560 mulheres. Os resultados mostraram que os programas de computador conseguiram diferenciar com precisão entre cérebros masculinos e femininos, identificando padrões estruturais e complexos invisíveis ao olho humano.

Os resultados foram confirmados por três modelos diferentes de IA projetados para determinar o sexo biológico, usando seus pontos fortes relativos, seja focando em pequenas áreas de substância branca ou analisando conexões em grandes áreas do cérebro.

"Nossas descobertas fornecem uma imagem mais clara da estrutura do cérebro humano vivo, o que pode oferecer novos insights sobre como muitos transtornos psiquiátricos e neurológicos se desenvolvem e por que eles podem se manifestar de forma diferente em homens e mulheres", disse a principal autora do estudo e neurorradiologista Yvonne Lui, MD.

Lui, professor e vice-presidente de pesquisa do departamento de radiologia da Escola de Medicina Grossman da Universidade de Nova York, observa que estudos anteriores sobre a microestrutura cerebral basearam-se fortemente em modelos animais e amostras de tecido humano. Além disso, a validade de algumas dessas descobertas anteriores foi questionada pelo uso de análises estatísticas de regiões de interesse "desenhadas à mão", o que exigiu que os pesquisadores tomassem muitas decisões subjetivas sobre o formato, o tamanho e a localização das regiões selecionadas. Tais escolhas poderiam distorcer os resultados, afirma Lui.

As descobertas do novo estudo evitaram esse problema ao usar o aprendizado de máquina para analisar grupos inteiros de imagens sem dizer ao computador para olhar para um local específico, o que ajudou a eliminar vieses humanos, observam os autores.

Para o estudo, a equipe começou alimentando os programas de IA com dados existentes de exemplos de exames de ressonância magnética cerebral de homens e mulheres saudáveis, juntamente com o sexo biológico de cada exame. Como esses modelos foram projetados para usar métodos estatísticos e matemáticos sofisticados para se tornarem "mais inteligentes" ao longo do tempo, à medida que acumulavam dados, eles eventualmente "aprenderam" a discernir o sexo biológico por conta própria. Importante ressaltar que os programas foram impedidos de usar o tamanho e a forma geral do cérebro para suas determinações, diz Lui.

De acordo com os resultados, todos os modelos identificaram corretamente o gênero das imagens obtidas em 92% a 98% das vezes. Diversos recursos, em particular, ajudaram as máquinas a chegar a suas conclusões, incluindo a facilidade e a direção em que a água conseguia se mover através do tecido cerebral.

"Essas descobertas destacam a importância da diversidade no estudo de doenças que se originam no cérebro humano", disse o coautor do estudo Junbo Chen, MS, doutorando na Escola de Engenharia Tandon da NYU.

"Se, como tem sido historicamente o caso, os homens forem usados como modelo padrão para vários distúrbios, os pesquisadores podem perder insights cruciais", acrescentou a coautora do estudo, Vara Lakshmi Bayanagari, MS, uma estudante de pós-graduação em pesquisa na Escola de Engenharia Tandon da NYU.

Bayanagari alerta que, embora as ferramentas de IA pudessem relatar diferenças na organização das células cerebrais, elas não conseguiam identificar qual gênero era mais propenso a quais características. Ela acrescenta que o estudo classificou o gênero com base em informações genéticas e incluiu apenas exames de ressonância magnética de homens e mulheres cisgêneros.

A equipe planeja estudar mais a fundo o desenvolvimento das diferenças sexuais na estrutura cerebral ao longo do tempo para entender melhor o papel dos fatores ambientais, hormonais e sociais nessas mudanças, dizem os autores.

O trabalho foi publicado na revista Scientific Reports.

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