¿Qué dice tu rostro de tu edad? Esta IA lo adivina con solo mirarte

Tu edad biológica refleja tu salud física y puede diferir de tu edad cronológica; una nueva herramienta de inteligencia artificial que calcula esa diferencia podría explicar ciertos patrones del envejecimiento.

Por Connie Chang
Publicado 3 feb 2023, 09:24 GMT-3
Utilizando un sistema de cámaras 3D e inteligencia artificial, Jing-Dong Jackie Han, investigador de la Universidad ...

Utilizando un sistema de cámaras 3D e inteligencia artificial, Jing-Dong Jackie Han, investigador de la Universidad de Pekín, ha desarrollado un sistema que puede determinar la edad fisiológica de una persona. Este mapa de calor (rojo=valores más altos en los ejes x, y y z; y azul=más bajos) indica cómo cambia el rostro de una mujer china Han con la edad. La edad fisiológica puede diferir de la cronológica hasta en 7.5 años (media de los valores atípicos del 5% superior).

Fotografía de Image by Jing-Dong Jackie Han Peking University

Una imagen vale más que 1000 palabras. Pero cuando esa imagen proviene de un escaneo 3D de alta precisión del rostro, también puede valer más que mil análisis de sangre. Y es que esas mejillas llenas y esas bolsas bajo los ojos no son sólo antiestéticas señales de la edad, sino también un reflejo de nuestra salud.

Los científicos saben desde hace décadas que la edad cronológica (el número que figura en nuestro documento de identidad) no lo dice todo. Nuestra llamada edad biológica, en la que influyen desde el entorno hasta la dieta y los hábitos de ejercicio, refleja la salud de nuestras células y órganos, y puede diferir en años de la edad cronológica. Pero a diferencia del tiempo que llevamos vivos, la edad biológica es más difícil de precisar. Ahora, Jing-Dong (Jackie) Han y sus colegas han desarrollado un proceso basado en IA, denominado reloj de envejecimiento facial, que toma una imagen en 3D de la cara de una persona y calcula su edad biológica.

El rostro de una mujer envejece de los 20 años (izquierda) a los 65 (derecha), según ...

El rostro de una mujer envejece de los 20 años (izquierda) a los 65 (derecha), según las predicciones del modelo de Han. Las investigaciones de Han indican que el envejecimiento facial acelerado es un indicador de inflamación sistémica y está asociado a diversos problemas de salud, como colesterol alto, hipertensión y otras enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Este sistema se está utilizando en clínicas de China para evaluar la salud de los pacientes.

Fotografía de Image by Jing-Dong Jackie Han Peking University

Inspirándose en una práctica centenaria china en la que los médicos adivinan la salud de una persona "leyendo" su rostro, Han, bióloga computacional de la Universidad de Pekín, y su equipo construyeron su reloj analizando imágenes faciales en 3D de unos 5000 residentes de Jidong. 

Los investigadores crearon dos relojes derivados de la IA: uno que calcula la edad cronológica y otro que calcula la edad biológica. Estos relojes de envejecimiento facial registran los cambios que experimentan nuestros rostros con el paso del tiempo: las comisuras de los ojos se caen, la nariz se ensancha, la papada se hunde y aumenta la distancia entre la nariz y la boca. Y se sabe que ciertas características faciales se alinean con determinadas dolencias. La inflamación sistémica, por ejemplo, se manifiesta en la flacidez de la piel.

Según Andre Esteva, fundador y director ejecutivo de una start-up de inteligencia artificial médica de Los Altos (California; Estados Unidos), el trabajo de Han puede dar un vuelco a la medicina preventiva: "Si pudieras hacerte una foto y recuperar tu edad biológica, eso sí que podría influir en tu estilo de vida". Con esta herramienta, los médicos también podrían hacer un seguimiento y gestionar el cuidado de los pacientes sometidos a tratamientos onerosos conocidos por envejecer prematuramente a las personas, como la quimioterapia. Y también tiene potencial para ayudar a la investigación sobre el envejecimiento.

"Hemos recibido muchas peticiones de empresas que quieren que [nuestra herramienta] evalúe la eficacia de sus suplementos o medicamentos antienvejecimiento", afirma Han.

Los modelos de IA necesitan ejemplos en los que ya se conozca la respuesta correcta, o la "verdad básica", para aprender a verla en casos nuevos, por ejemplo, un rostro emparejado con la edad del sujeto. Así surgió un posible escollo: no existe un patrón oro para la edad biológica

"El concepto de edad biológica es más bien un término general que engloba todos los aspectos multisistémicos que se producen con la edad", explica Christopher Bell, quien estudia la relación entre la edad y las enfermedades crónicas en la Universidad de Londres (Reino Unido). Desde el acortamiento de los telómeros (los capuchones que impiden la degradación de los cromosomas) hasta el debilitamiento del sistema inmunitario, pasando por la reducción de las mitocondrias, es difícil elegir un único marcador del envejecimiento.

Los primeros relojes para medir el envejecimiento se basaban en los cambios en los patrones de los grupos metilo (etiquetas químicas añadidas al ADN que activan y desactivan los genes). Esta maquinaria de metilación del ADN que regula la actividad de los genes se deteriora con el tiempo. El patrón de este deterioro (qué áreas del genoma se ven afectadas) puede indicarnos a qué ritmo envejecen nuestras células y tejidos. Otros relojes que evalúan la edad se basan en la distribución de proteínas en la sangre o en el número de veces que se han dividido las células madre.

Reloj del envejecimiento facial

Han decidió en 2016 que quería utilizar otra medida: la edad percibida, es decir, la edad que aparentas ante los demás. Se inspiró en un estudio de 2009 en el que unos voluntarios evaluaron la edad y la salud de dos gemelos en una fotografía, tras lo cual se les realizó una evaluación médica siete años después. Los investigadores descubrieron que el gemelo de aspecto más envejecido era más frágil, tenía más problemas cognitivos y más probabilidades de morir que su hermano de aspecto más joven. Está claro, pensó Han, que la edad biológica, representada por la apariencia, está estrechamente relacionada con la salud. Su grupo ya había incorporado imágenes tridimensionales de rostros en una investigación publicada en 2015, en la que descubrieron que los rasgos faciales podían predecir la edad cronológica en un modelo estadístico desarrollado con 300 sujetos de Pekín.

En aquel momento, estaba investigando marcadores o firmas en la sangre y determinando su relación con la edad cuando se dio cuenta de que el Instituto Asociado de Biología Computacional de la Academia China de Ciencias-Sociedad Max Planck, donde trabajaba entonces, disponía de un generador de imágenes faciales en 3D. Pensó que, ya que disponían de este generador de imágenes, deberían llevarlo consigo cuando recogieran muestras de sangre y utilizarlo para comparar lo que el rostro revela sobre el envejecimiento con lo que revelan los marcadores sanguíneos.

En 2016, tuvo acceso a una cohorte mayor, de unas 5000 personas de la ciudad de Jidong, y a técnicas de IA más potentes. Con la destreza de la IA para procesar datos, Han pudo replicar la percepción humana de cómo se manifiesta la edad biológica en el rostro de una persona. Para minimizar las fluctuaciones de cualquier observación, en el nuevo estudio de Han, la edad biológica de cada sujeto fue evaluada de forma independiente por cinco voluntarios y sirvió como "verdad de base" para entrenar a la IA.

El motor de la IA, que aprendió de estas observaciones humanas y las mejoró, fue en principio muy preciso. Por término medio, sus predicciones se desviaban de la edad real en unos tres años, tanto para los modelos de edad cronológica como para los de edad percibida. En el estudio de Han, a las personas que parecían más de tres años mayores que la fecha de su partida de nacimiento las denominó "fast-agers" (envejecedores rápidos), mientras que las "slow-agers"(envejecedores lentos) parecían más de tres años más jóvenes.

Según Han, esta diferencia entre la edad prevista y la real puede estar relacionada con diversos parámetros de salud. Estos valores atípicos, asegura, son los que más nos enseñan sobre cómo envejecemos.

Para explorar los vínculos entre el aspecto, la edad y los factores subyacentes que influyen en la salud, Han recogió muestras de sangre y estudió los hábitos de los sujetos de la investigación. Por ejemplo, fumar, roncar y tener altos niveles de colesterol total en sangre solían ser características de las personas que envejecen rápido, mientras que el consumo de yogur, las comidas regulares y una mayor densidad mineral ósea eran rasgos comunes de las personas que envejecen despacio.

La mediana edad, cuando las personas tienen entre 40 y 50 años, parece ser un periodo en el que las diferencias entre los que envejecen rápido y los que lo hacen despacio se hacen más evidentes. Algunas personas pueden parecer bastante mayores aunque solo tengan 40 años, mientras que otras tienen 55 pero siguen pareciendo muy jóvenes. Según Han, esta variabilidad significa que las intervenciones para adoptar hábitos más saludables podrían marcar una diferencia significativa en esta ventana de oportunidad.

Han y sus colaboradores también construyeron modelos adicionales para examinar los mecanismos moleculares subyacentes al envejecimiento y relacionarlos con los rasgos faciales de las personas que envejecen más rápido a través de los relojes derivados de la IA. Por ejemplo, desarrollaron relojes que identificaban genes activos en la sangre de una persona aparentemente mayor y los relacionaban con los rasgos faciales de esa misma persona.

En el caso de las predicciones que coinciden, los investigadores pueden determinar qué genes (y, por tanto, qué vías moleculares) se activan en los rostros mayores en comparación con los jóvenes. Para todos los relojes, "el envejecimiento acelerado está muy relacionado con las infecciones y la inflamación", que se manifiesta en la cara como un estrechamiento de la frente al descolgarse la piel, dice Han. Por otro lado, unos niveles elevados de LDL y colesterol total en sangre se traducen en mejillas llenas y bolsas bajo los ojos.

La investigación sobre el envejecimiento se ha convertido en una corriente dominante, pero uno de los problemas de este campo ha sido no saber exactamente qué es la edad biológica y la existencia o no de una forma objetiva de definirla cuantitativamente. Sin embargo, según Ruibao Ren, médico científico del Centro Internacional de Envejecimiento y Cáncer de la Universidad Médica de Hainan (China), la investigación de Han, así como los trabajos que se están llevando a cabo en otros laboratorios, han permitido avanzar mucho en la reducción de esta brecha informativa.

"El mero hecho de poder medir el envejecimiento ya es un gran avance, y la tecnología de la Dra. Han (que ya se utiliza en el hospital de Hainan donde trabaja) desempeñará un papel importante en los estudios sobre el envejecimiento", afirma Ren. Las empresas farmacéuticas pueden emplear la herramienta para evaluar fármacos que promuevan la longevidad o ralenticen el envejecimiento, por ejemplo. Y como oncólogo, Ren espera que con el reloj facial pueda diagnosticar a los pacientes de cáncer cuando la enfermedad esté en sus primeras fases. Dado que el cáncer está estrechamente relacionado con la edad, si alguien muestra signos de envejecimiento acelerado, los médicos pueden ser más proactivos en la detección.

 "El envejecimiento es la causa de probablemente el 80% de las enfermedades", afirma Ren.

Los médicos también podrían incorporar la edad biológica como una de las pruebas incluidas en el examen físico anual, como las pruebas de colesterol o las mediciones de la tensión arterial. "Podría ser una llamada de atención para preguntarnos cómo llevamos la gestión de nuestra salud”, dice Ren.

Y a diferencia de otros relojes que requieren muestras de sangre o tejido y costosos análisis para su aplicación, el reloj facial es comparativamente económico y no invasivo, ya que solo requiere que el paciente se siente durante un minuto frente a una cámara de imágenes 3D.

Orientaciones futuras

Bell también ve un gran potencial en el estudio de los relojes del envejecimiento, sobre todo a medida que los conjuntos de datos sean más amplios. Los primeros relojes epigenéticos, por ejemplo, analizaban 1500 posibles sitios de metilación en nuestro ADN, mientras que los más recientes tienen en cuenta más de 900 000.

Pero el verdadero poder de los relojes del envejecimiento, según Bell, es su potencial para descubrir nuevas perspectivas sobre el proceso de envejecimiento.

Destaca, por ejemplo, que la metilación anormal del ADN es un síntoma tanto del cáncer como del envejecimiento. Entendiendo ambos escenarios, "podríamos identificar nuevas vías terapéuticas para tratar estas enfermedades", sostiene Bell.

Pero aconseja cautela a la hora de interpretar los resultados de los distintos relojes del envejecimiento: "A nivel poblacional, estos relojes captan algunos aspectos del envejecimiento". A nivel individual, sin embargo, queda más trabajo por hacer. "Si medimos la edad del reloj epigenético particular de alguien, no podemos estar tan seguros de lo bien que se rastrea en ese individuo o de que los cambios a lo largo del tiempo representan la realidad".

En cuanto a Han, su equipo sigue explorando otros relojes, como un reloj transcriptómico, que refleja el daño del ADN en la sangre, y un reloj unicelular, basado en la información de una sola célula. El objetivo es agregar medidas dispares (cada reloj muestra un aspecto distinto del envejecimiento) en un reloj compuesto. También siguen perfeccionando su reloj de envejecimiento facial, cuya versión aplicable a todos los grupos étnicos se publicará en breve.

¿Cuál es el objetivo final de Han? "Bueno, les digo a mis colegas que intentaré que vivan al menos cinco años más y parezcan al menos cinco años más jóvenes", ríe.

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