ВАШ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ МОЖЕТ ЛГАТЬ

Алгоритм смотрит на фотографию глазного дна и оценивает ваш возраст. Если он говорит «60», а вам 55, этот пятилетний «разрыв возраста» трактуется как признак того, что ваш организм стареет быстрее, чем должен. Такие биологические маркеры старения, или «часы старения», уже существуют для глаза, мозга, грудной клетки, брюшной полости и крови, а исследования связывают больший разрыв возраста с болезнями и смертью.

Исследование 55 учёных под руководством Университетского колледжа Лондона и глазной больницы Мурфилдс выявило изъян в том, как читают показания этих часов.

Пять часов, пять когорт

Команда построила или использовала пять маркеров:

• Retinal Age — по фотографиям глазного дна (65 360 снимков 12 141 пациента в Лондоне);
• Chest Age — по рентгенограммам грудной клетки (21 733 снимка);
• Abdominal Age — по КТ брюшной полости (4984 исследования);
• Brain Age — по МРТ мозга (1454 снимка 808 человек);
• PhenoAge — опубликованная формула, объединяющая возраст с девятью стандартными анализами крови (41 512 участников UK Biobank).

Четыре «органных» часов — это модели глубокого обучения, обученные только на людях без зарегистрированных заболеваний и затем проверенные на смеси здоровых и больных. Как и в прежних работах, все пять показали, что больший разрыв возраста сопутствует худшему здоровью — в среднем по всей когорте.

Притяжение к середине

Любая статистическая модель такого рода страдает от регрессии к среднему: её оценки стягиваются к среднему возрасту обучающих данных. Молодые выглядят чуть старше своих лет, пожилые — чуть моложе. Это было известно, и поправки существуют.

Команда обнаружила, что это притяжение не одинаково для всех. У всех четырёх «органных» часов разрыв возраста с годами сокращался у больных быстрее, чем у здоровых. Например, у Retinal Age разрыв уменьшался на 0,31 года на каждый год возраста в группе больных и на 0,18 — в группе здоровых. Авторы называют это дифференциальной регрессией к среднему. Их объяснение: признаки болезни затрудняют чтение снимка для модели, обученной на здоровых людях, поэтому её оценка сильнее тянется к среднему.

Связь, которая исчезает — или переворачивается

Последствия видны, если разбить данные по возрасту. Для Retinal Age каждый дополнительный год разрыва повышал шансы оказаться больным на 11% у людей моложе 50 лет, но в возрасте 80 лет и старше связь исчезала. Для Chest Age она была положительной до 40 лет, отсутствовала между 40 и 70 и меняла знак после 70: рентгенограмма, «выглядящая старше», тогда слегка сопутствовала лучшему здоровью. Abdominal Age показал похожее затухание.

Исключением стал Brain Age: связь оставалась положительной в любом возрасте. Разница между группами и разброс значений уменьшались вместе, так что их отношение оставалось стабильным. Дифференциальная регрессия к среднему может искажать картину, заключают авторы, но не всегда.

Простого решения нет

Исследователи опробовали на Retinal Age обычные средства. Перекалибровка разрыва возраста выровняла тренд у здоровых, но оставила тренд у больных. Повторное обучение модели на идеально сбалансированном распределении возрастов сделало ошибку даже немного больше. То же самое оказалось верным для трёх других «органных» часов. У PhenoAge, основанного на анализах крови и получающего хронологический возраст напрямую как входные данные, а не оценивающего его, такой ошибки не было.

Один человек — не когорта

Самая показательная проверка сравнивает отдельных людей. Внутри каждой возрастной группы команда составила пары из каждого здорового и каждого больного человека. Для всех часов и во всех возрастных группах здоровый человек имел больший разрыв возраста как минимум в четверти пар. Для Retinal Age в возрасте 80 лет и старше так было в 59% пар — чаще, чем наоборот. Некоторые здоровые пациенты выглядели на 8,8–16,4 года «старше» больного того же возраста. Даже PhenoAge ошибался в порядке в 39–41% пар.

Читать часы по возрасту

Авторы призывают сообщать о связях внутри возрастных групп, а не для когорт целиком, и предлагают добавлять в модели член взаимодействия возраста и разрыва возраста — на данных сетчатки это вернуло бо́льшую часть утраченной точности в самой старшей группе. У исследования есть ограничения: «здоровый» означает лишь отсутствие зарегистрированных болезней, каждые часы проверены на одной когорте, а анализ поперечный. Тем не менее вывод авторов однозначен: ни одни из этих часов пока не способны сами по себе сказать, насколько здоров конкретный человек.