AIが体内時計を検出、精密医療が最大の「受益者」になる可能性

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画像ソース @Visual China

インターネット上には、人体のさまざまな臓器の労働時間を厳密に「規制」し、睡眠を取らない限りは働かないと述べている、よく知られた人体解毒表があります。時間が正確だというこの「民間伝承」は、多くの人が信じており、夜更かしするたびにこの時計に驚いて恐怖を感じることが多い。

もちろん、人間の臓器の解毒はそれほど正確ではなく、臓器は常に働いていると主張して、この噂を否定する人もいます。これを聞いて、10時に寝るつもりだった人たちは、まだ2時間はスマホと向き合えるとすぐに元気を取り戻した...。しかし、実際には、解毒表は当てにならないかもしれないが、その出発点は人々に早く寝る習慣を身につけさせることである。長時間にわたって遅く寝ると、人間の免疫システムが損傷され、さまざまな病気が誘発されます。

しかし、疑問は、遅く寝て遅く起きたら、十分な睡眠がとれるのではないかということです。

これもあなたの体に害を及ぼします。実際、遅く寝て早く起きる場合も、遅く寝て遅く起きる場合も、共通の欠点が 1 つあります。それは、人体の体内時計が乱れることです。

誰もが知っている体内時計。体内にある目に見えない時計に相当し、生命活動の固有の法則です。既知の研究によれば、体内時計は昼と夜の交替とかなり密接に関係しているそうです。そして、このため、人体の体内時計もほぼ同じになります。したがって、ある程度、記事の冒頭にある解毒表が生まれたわけだが、その信憑性は不明である。

体内時計はみんなだいたい同じですが、細かい部分では明らかな違いがあります。例えば、朝の方が記憶力が良い人もいれば、夜の方が記憶力が良い人もいます。したがって、普遍的な感覚を超えて、各人の独自の体内時計を解明できれば、人間の生物学的研究に新たな扉が開かれるかもしれません。

そして、この扉を開く鍵は人工知能かもしれません。

たった1本の血液で、体内時計を数分で調整できる

人工知能と体内時計には共通点が何もないように思えます。両者の間に類似点を見つけなければならないとすれば、それはおそらく人類がまだ両者を明確に理解していないからでしょう...

体内時計がどのように生成されるかについては、さまざまな研究者がさまざまな答えを出しています。ノルウェーのカブリシステム神経科学研究所の研究者らは今年8月、報告書の中で初の研究を発表した。多数の脳細胞から記録することで、研究者たちは脳の奥深くに神経時計と呼ばれる強力な時間コード化信号が存在することを発見した。それは、私たちの経験プロセスを、整理され、実行される整然とした一連のイベントにまとめます。

この理論によれば、体内時計は実際には神経系が繰り返される出来事を記録し、それを修正した結果である。

一方、米国ノースウェスタン大学の科学者たちは、機械学習アルゴリズムを使用して人間の血液を検査し、体内時計を特定しようとしている。同社は、血液中の40種類の遺伝子の発現マーカーを測定して時刻を予測するようコンピューターを訓練する「TimeSignature」と呼ばれるアルゴリズムを開発した。全体のプロセスには 1 ～ 2 時間しかかかりません。

ノースウェスタン大学のこの研究には少なくとも2つの意味があります。

*** 、個人固有の体内時計を検出することができます。

上で述べたように、各人の体内時計は一定ではなく、これまでは個人の外的なパフォーマンスに基づいて推測することしかできませんでした。この技術の助けを借りて、人々は遺伝子レベルで自分自身の独自性を詳細に理解することができます。このように科学的な方法を用いて得られたデータは、観察よりもはるかに正確です。

第二に、将来的には、それぞれの組織や臓器が独自の体内時計を持っていることを検出できるようになるかもしれません。

確かに、人体の解毒チャートはナンセンスばかりではなく、特定の生物科学的な根拠も含まれています。研究者らは、あらゆる組織と臓器系は概日リズムによって制御されていると述べている。遺伝子を利用して個人の体内時計を検出すると、人体の臓器の働きのルールをさらに探究することが可能になります。

遺伝子科学によって人体の多くの秘密が徐々に解明されつつある中、それを人工知能の最先端の研究と組み合わせることで、かなりのエネルギーが放出されるでしょう。では、この 2 つを組み合わせて体内時計を検出することの実際的な意義は何でしょうか?

体内時計を制御すれば、精密医療が最大の恩恵を受けるかもしれない

体内時計は、特に健康の分野において人間に大きな影響を与えます。しかし、現代人にとって体内時計の重要性は実はあまり評価されていません。人々の頭の中では、体内時計というと、よく眠れるかどうかのことを指します。人工知能というと、ほとんどの人がロボットを思い浮かべるのと同じです...

体内時計は確かに睡眠と密接な関係がありますが、人体にとってのその重要性はそれ以上です。人間の体内時計の検出が簡単かつ正確なものになると、以下の面で重要な意義を持つ可能性があります。

1. パーソナライズされたルーチンを作成します。

誰もが睡眠の問題を常に心配しているので、まずはここから始めましょう。現代社会、特に大都市では、仕事のプレッシャーが大きすぎます。寝るときにカーテンを閉めると寝過ごしてしまうのではないかと心配になりますが、カーテンを閉めないと、早朝の光で眠りが遅くなるかもしれません。そして、自分の体内時計を理解することで、スマート照明などの家庭用IoTデバイスと接続し、自然に目覚める時間が近づくとカーテンをゆっくり開けたり、照明を使って室内の明るさを上げたりすることができます。

2. 賢い投薬。

医師から「薬は食前か食後か」と指示されるのをよく耳にしますが、これは薬の吸収の問題を考慮するためです。病気によっては薬を服用するタイミングに制限があるものもあります。研究者たちは、この検査によって、概日リズム障害が心臓病、糖尿病、アルツハイマー病などさまざまな病気に与える影響を研究することが容易になると考えている。血液から得られる概日リズムの指標に基づいて、身体が最も効果的に薬を吸収できる時期について有用な指針を提供できる。

3. より正確な手術時間。

さまざまな体の臓器の体内時計を知ることができれば、病気になったときに手術に最適な時期を選ぶことができるかもしれません。フランスのリール大学の研究チームの結果によると、心臓手術のタイミングは、心血管死、急性心不全、心筋梗塞などの術後合併症と密接な関係があり、午前中の手術ではこれらの症状が発生するリスクが午後の手術の2倍も高くなるという。このような状況の理由は、概日リズム遺伝子の調節にあります。

そして、体内時計を理解することで、肝臓、肺、腎臓などの臓器の手術に最適な時期を知ることができ、手術のリスクを最小限に抑え、手術後の患者の生活の質を向上させることができるかもしれません。

生物時計の研究の主な応用分野は依然として人間の健康であることがわかります。薬の投与量や薬の吸収時間を制御できるようになると、医療の精度はより高いレベルへと向かいます。しかし、これは研究のゴールではありません。あるデータによると、ヒトゲノムの専門家は、DNAメチル化が人間の老化に決定的な役割を果たしていることを発見し、マウスのDNAメチル化を調整することで、マウスの体内時計をゼロにリセットすることに成功しました。

この体内時計は、この記事で解説した体内時計とは異なりますが、人体のさまざまな健康調整によって老化を遅らせ、寿命を延ばすことも可能です。体内時計に注目することで、人類の不老不死の夢も実現しそうだ…

被験者の数、個別の研究、ダイナミクス：体内時計検出の問題

もちろん、これからの道のりは刺激的ですが、現実は常に、これからの道のりが長く困難であることを思い出させます。人工知能を使って人体の体内時計を計算するというのは確かに注目に値する研究成果だが、この研究自体の観点からは、まだ研究や改善が必要な部分もあるかもしれない。

まず、被験者の数を増やして、より正確な体内時計データを取得します。

人間の体は、他の体と同じ生理学的構造を持っていますが、同時に他の体と区別する独自のコードを持っています。遺伝子は、あなたがあなたである理由を決定する秘密のコードであると信じられています。したがって、より正確な結果を得るためには、被験者の数を適切に増やす必要があります。同様の実験を行ったシンシナティ病院の被験者は約600人だった。このようなサンプル数では、異なる国や人種の体内時計コードを反映することが難しい。したがって、被験者の人種構成を豊かにし、被験者の数を増やすことが、さらなる研究の計画となるべきである。

第二に、遺伝的観点からのみ理解するだけでは不十分であり、脳と組み合わせることでより完全なアプローチとなる可能性があります。

前述のように、一部の研究者は、体内時計の形成は脳の関連領域にある記憶ニューロンに関連している可能性が高いと述べています。例えば、生まれたばかりの赤ちゃんには体内時計がありませんが、1～2か月かけて徐々に形成されていきます。したがって、脳の記憶を無視して遺伝的観点からのみ問題を考慮すると、一定の限界が生じる可能性があり、両者を組み合わせる方がより完璧なアプローチとなる可能性があります。

***、 1つの疑問を明確にする必要があります。体内時計は固定されているのでしょうか?

体内時計は人間の活動パターンに応じて自らを調整する動的なバランスシステムであると一般に考えられています。たとえば、国境を越える飛行機に乗ると、多くの人が時差ぼけに悩まされます。簡単に言えば、時差ぼけのプロセスは体内時計を調整するプロセスです。すると、今回実施した体内時計検査の結果は、次回の検査結果と一致するのだろうか？もし一致しない場合、体内時計の変化には何らかの内部法則があるのだろうか？という疑問が生じます。

体内時計の動的な性質も考慮する必要があります。

しかし、これらの問題の存在は、体内時計を探るというこのアイデアの素晴らしさを妨げるものではなく、研究全体に人工知能が必然的に伴うことになるでしょう。最終的には、人々は自分の体内時計を非常によく知るようになるかもしれません。これからの私は、朝起きたら体温を測るなどして体内時計を測り、それに合わせてその日の仕事の段取りを組んでいく。考えるだけで未来感満載です…