Nowe odkrycia sugerują, że sztuczna inteligencja (AI) i obrazy 3D ludzkiego języka ujawniły, że powierzchnia naszych języków jest unikalna dla każdego z nas.
Wyniki oferują bezprecedensowy wgląd w biologiczną budowę powierzchni naszego języka oraz różnice w odczuwaniu smaku i dotyku w zależności od osoby.
Badania mają ogromny potencjał w zakresie odkrywania indywidualnych preferencji żywieniowych, opracowywania zdrowych alternatyw żywności i wczesnej diagnostyki nowotworów jamy ustnej w przyszłości – twierdzą eksperci.
Ludzki język jest niezwykle wyrafinowanym i złożonym organem. Jego powierzchnia składa się z setek małych pączków – zwanych brodawkami – które pomagają w smakowaniu, mówieniu i połykaniu.
Spośród tych licznych wypustek brodawki grzybowate w kształcie grzyba utrzymują nasze kubki smakowe, podczas gdy brodawki nitkowate w kształcie korony nadają językowi teksturę i zmysł dotyku.
Funkcja smaku naszych brodawek grzybopodobnych została dobrze zbadana, ale niewiele wiadomo na temat różnic w kształcie, rozmiarze i wzorze obu form brodawek między osobnikami.
Zespół naukowców kierowany przez Wydział Informatyki Uniwersytetu w Edynburgu we współpracy z Uniwersytetem w Leeds przeszkolił modele komputerowe AI, aby uczyły się na podstawie trójwymiarowych mikroskopowych skanów ludzkiego języka, pokazując unikalne cechy brodawek.
Do narzędzia sztucznej inteligencji przekazali dane z ponad dwóch tysięcy szczegółowych skanów poszczególnych brodawek – pobranych z silikonowych form języków piętnastu osób.
Modele AI zaprojektowano, aby lepiej zrozumieć indywidualne cechy brodawek uczestników oraz przewidzieć wiek i płeć każdego ochotnika.
Zespół wykorzystał niewielkie ilości danych do szkolenia modeli sztucznej inteligencji na temat różnych cech brodawek, w połączeniu ze znacznym wykorzystaniem topologii – dziedziny matematyki badającej strukturę i połączenie niektórych przestrzeni.
Umożliwiło to narzędziu AI przewidywanie rodzaju brodawek z dokładnością do 85% oraz mapowanie położenia brodawek nitkowatych i grzybowatych na powierzchni języka.
Co ciekawe, brodawki okazały się również charakterystyczne u wszystkich piętnastu pacjentów, a poszczególne osoby można było zidentyfikować z dokładnością do 48 procent na podstawie pojedynczej brodawki.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie Scientific Reports.
Badanie otrzymało finansowanie od brytyjskiej fundacji ds. badań i innowacji (UKRI) CDT w dziedzinie biomedycznej sztucznej inteligencji oraz Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) w ramach unijnego programu badań i innowacji „Horyzont 2020”.
Starszy autor, profesor Rik Sakar, czytelnik w Szkole Informatyki Uniwersytetu w Edynburgu, powiedział:
„To badanie przybliża nas do zrozumienia złożonej architektury powierzchni języka.
„Byliśmy zaskoczeni, widząc, jak wyjątkowe są te mikronowe cechy dla każdego człowieka. Wyobraź sobie, że możesz zaprojektować spersonalizowaną żywność dostosowaną do warunków konkretnych osób i bezbronnych populacji, a tym samym zapewnić im właściwe odżywianie, jednocześnie ciesząc się jedzeniem.
Profesor Sakar dodał:
„Teraz planujemy zastosować tę technikę łączącą sztuczną inteligencję z geometrią i topologią, aby zidentyfikować cechy wielkości mikronów na innych powierzchniach biologicznych. Może to pomóc we wczesnym wykrywaniu i diagnozowaniu nietypowych narośli w tkankach ludzkich.
Główna autorka, Rayna Andreeva, doktorantka w Centrum Kształcenia Doktoranckiego (CDT) w dziedzinie sztucznej inteligencji biomedycznej na Uniwersytecie w Edynburgu, powiedziała:
„To niezwykłe, że cechy oparte na topologii sprawdziły się tak dobrze w przypadku większości typów analiz i były najbardziej charakterystyczne dla poszczególnych osób. Wymaga to dalszych badań nie tylko w przypadku brodawek, ale także innych rodzajów powierzchni biologicznych i schorzeń. “