Насквозь вижу

Разглядывание старых фотографий часто оборачивается оптическим обманом: родители в том же возрасте, что и мы, нам часто кажутся старше, а Киану Ривз, наоборот, выглядит вечно молодым. Стоит ли верить своим глазам и всегда ли за молодой внешностью прячутся столь же молодые внутренности? Рассказываем, что об этом думает наука о старении, и объясняем, какую пользу может принести нейросеть, обученная на житейской мудрости.

Сам себе биомаркер

Для тех, кто сегодня решит задаться вечным вопросом «Сколько мне жить осталось?», у современной статистики не более точные ответы, чем у лесной кукушки. Средняя продолжительность жизни в мире или в отдельно взятой стране имеет мало отношения к сроку, который «отмерен» каждому конкретному человеку. Эта цифра даже не означает, что большинство его соседей умрут в этом возрасте — возможно, половина проживет на десять лет меньше, а другая — на десять лет больше. В поисках более надежного способа предсказать, сколько лет у человека впереди, ученые приходят к идее «настоящего», биологического возраста — в противовес «паспортному», хронологическому — который должен отражать, что творится внутри организма и сколько этот организм протянет.

Однако до сих пор неясно, по каким признакам его измерять. Предложений было множество — от длины теломер до набора кишечных микробов — но ни один из этих маркеров биологического возраста не оказался универсальным. Иными словами, каждый из них хорошо работает в своей вотчине (скажем, по концентрации ряда веществ в крови удобно предсказывать проблемы с сердцем и риск от них умереть), но слеп в отношении других органов и систем.

Тем временем, в мозг каждого из нас уже заложена система детекции биологического возраста. Мы можем определить, сколько лет человеку, которого видим впервые, буквально на глаз — а потом, сравнив свою оценку с его паспортными данными, заключить, что он выглядит «необычно молодо» или «старше своих лет».

Точность такой оценки (ее называют воспринимаемым возрастом, perceived age) для каждого человека в отдельности может быть невелика. Но если взять несколько десятков сторонних наблюдателей, то можно добиться неплохих результатов: среднее арифметическое их оценок позволяет определить «паспортный» возраст с точностью до года или двух и зафиксировать «выбросы» — людей, которые этому возрасту внешне не соответствуют. Никакая специальная тренировка для этого, кажется, не нужна: по крайней мере, в некоторых работах возраст семидесятилетних людей одинаково хорошо детектировали их сверстники, гериатрические медсестры и молодые мужчины-студенты.

Что в голове

У способа определить биологический возраст «на глаз» есть важный недочет — никто не знает, как он работает. Можно долго спорить о методах вычисления длины теломер, но мы, по крайней мере, точно знаем, что измеряем. В случае же с воспринимаемым возрастом мы имеем дело с некоторым образом 70- или 50-летнего человека, которые люди конструируют в своей голове автоматически, сканируя ежедневно сотни и десятки лиц. И если мы когда-нибудь решим использовать «наметанный глаз» простого человека как биомаркер, чтобы делать медицинские прогнозы на основе его показаний, хорошо бы понять, на какие признаки люди опираются в своих визуальных оценках.

Признаков, судя по всему, немало. Пластические хирурги, например, выделяют пять основных анатомических изменений, характерных для стареющего лица: носогубные морщины и складки на переносице, ослабление скуловых связок, провисание жировой ткани вокруг глаз и на подбородке.

Но обыватели, кажется, пользуются совсем другими признаками: в разных исследованиях независимая оценка возраста зависит не только от числа морщин, но еще и от пигментных пятен, цвета и густоты волос и толщины губ. А для того, чтобы на эту оценку повлиять, достаточно убрать контраст на фотографии — блеклые лица получают по меньшей мере лишний год в плюс. В то же время, иногда большинство из этих признаков оказываются совершенно лишними: даже обрезанного кадра левой щеки, где не видно ни глаз, ни губ, ни волос, вполне достаточно, чтобы оценка оказалась столь же точной, что и по полноценной фотографии.

Поэтому, несмотря на обилие исследований, «наметанный глаз» остается для ученых черным ящиком. На какие именно черты лица мы обращаем внимание и какие из них учитываем в первую очередь при оценке возраста, до сих пор неясно. Если добавить к этому влияние личных симпатий (привлекательные лица обычно кажутся людям моложе) и запутывающий фактор эмоций (чем они сильнее, тем ниже точность оценки), то приходится признать, что в настоящие биомаркеры воспринимаемый возраст пока не годится.

Что за фасадом

А пока одни ученые пытаются понять принцип работы «наметанного глаза», других интересует, есть ли в его наблюдениях какой-то биологический смысл. И некоторые взаимосвязи действительно удается обнаружить. Например, оказалось, что по количеству морщин можно судить о количестве сенесцентных («старых») клеток в коже, а по воспринимаемому возрасту — о концентрации в крови глюкозы (она со временем обычно растет) и инсулиноподобного фактора роста-1 (а вот он чаще пропадает). А каждый следующий 0,1 микромоль кортизола (гормона стресса) на литр крови прибавляет испытуемым 0,42 года в глазах окружающих. Таким образом, внешний вид человека в чем-то отражает его «истинный возраст» (а Киану Ривза с этой точки зрения действительно можно считать моложе многих его сверстников).

Зато с другими маркерами биологического возраста воспринимаемый возраст стыкуется не всегда: с длиной теломер его прогнозы иногда совпадают, а вот с эпигенетическими часами — нет, даже если их измерять в тех же клетках крови, что и длину теломер. Это, в целом, не удивительно, особенно если учесть, что другие биомаркеры тоже до сих пор не удалось примирить между собой. Но если для длины теломер или эпигенетических часов уже понятно, какие процессы старения они отображают, то с воспринимаемым возрастом дело обстоит гораздо сложнее.

Мы до конца не знаем, что именно заставляет некоторых людей выглядеть моложе или старше своих сверстников. В какой-то степени в этом, безусловно, виноваты гены: по крайней мере, у однояйцевых (генетически идентичных) близнецов разброс по воспринимаемому возрасту обычно меньше, чем у разнояйцевых (которые одинаковы лишь наполовину). Для каждого конкретного признака, который независимые наблюдатели используют в своих оценках, можно подсчитать, насколько сильно он генетически обусловлен. В некоторых случаях зависимость довольно существенная — например, для толщины губ и появления седины. Тем не менее, наверняка мы знаем только об одном гене, который связан с воспринимаемым возрастом — это MC1R, от него зависит синтез меланина в клетках кожи. Две копии «старящего» варианта этого гена прибавляют носителям до двух лет при взгляде со стороны.

Кроме генов, на внешность человека, конечно же, влияет и среда. По подсчетам ученых, более 36,5 процентов разброса в разнице между хронологическим и воспринимаемым возрастом можно отнести на счет внешних факторов, среди которых не только уход за кожей (очищение и увлажнение), но еще и образ жизни (занятия спортом, регулярность чистки зубов, частота походов ко врачу), количество живущих в одной квартире родственников и даже уровень образования.

Получается, что воспринимаемый возраст отражает все сразу: удачно или неудачно унаследованные варианты генов, удачно или неудачно выбранный образ жизни и общее состояние здоровья. Этим можно объяснить феномен «старых родителей», который в конце 2019 года привлек внимание пользователей твиттера: на старых фотографиях родители кажутся сильно старше, чем их дети в том же возрасте. Даже если детям достались в наследство «старящие» варианты генов, они не обязательно сохранили родительский образ жизни. Исследователи, которые пользуются другими биологическими маркерами (основанные на состоянии внутренних органов) тоже отмечают, что новое поколение стареет медленнее, чем прежнее — не в последнюю очередь благодаря тому, что все чаще отказывается от курения и следит за приемом прописанных лекарств.

Кроме того, каждое следующее поколение приносит с собой новые стандарты восприятия. Чтобы это проверить, датские ученые предложили людям оценить несколько сотен снимков пожилых людей в 2002 году, а затем повторили свою просьбу в 2012-м (некоторые из оценщиков участвовали в эксперименте, а кто-то пришел впервые). Подсчитав средние оценки воспринимаемого возраста для каждого снимка, они обнаружили, что в 2012 году людям нужно было выглядеть на 2,3 года моложе, чтобы их оценили так же, как 2002. Иными словами, стандарт сдвинулся: люди привыкли к тому, что окружающие живут дольше, и тем, кому раньше дали бы 70 лет, через десять лет дают уже 72,3. Эта цифра практически совпадает с изменениями в ожидаемой продолжительности жизни — за десять лет в Дании она выросла на 2,6 года. Сдвиги в восприятии возраста отражают замедление старения в популяции — тем самым показывая, что и в «житейской мудрости» может быть сокрыта биологическая правда.

Нейрогадалка

Сейчас на помощь «наметанному глазу» пришли нейросети. Недавно в журнале Nature Metabolism вышла статья, авторы которой сначала научили нейросеть предсказывать хронологический возраст человека по фотографии, а затем «познакомили» ее с оценками воспринимаемого возраста для того же набора снимков. Средняя точность предсказаний в первом и втором варианте получилась похожая — около четырех лет (что сравнимо с точностью эпигенетических часов), и в большинстве случаев совпали отклонения от среднего — то есть люди, которых нейросети считали существенно старше или моложе их паспортного возраста, на взгляд человека тоже казались старше или моложе.

Дальше исследователи решили посмотреть, насколько сильно отклонения предсказанного возраста от хронологического коррелируют с разными физиологическими параметрами и особенностями образа жизни (курением, употреблением алкоголя и так далее). Оказалось, что нейросеть, которая обучена и на хронологическом возрасте, и на воспринимаемом, здесь работает точнее всех — то есть предсказанные ей отклонения от паспортного возраста лучше всего коррелируют с отклонениями от среднестатистического состояния здоровья. Эта нейросеть обогнала не только ту, которая была обучена только на данных о хронологическом возрасте, но и ту, которая учитывала только воспринимаемый возраст. Таким образом, у авторов статьи получилось создать алгоритм, глаз которого наметан сильнее, чем у обычного человека, но действует по тем же принципам.

Это уже не первый раз, когда нейросеть пытаются применить, чтобы предсказывать возраст. Обычно это делают тогда, когда из сложной системы не получается «вручную» вычленить единственный надежный биомаркер. Так, например, с помощью нейросети удалось выяснить, что среди огромного микробного сообщества кишечника некоторые бактерии служат более надежным маркером, чем другие.

Теперь нейросеть добралась и до житейской мудрости — и пока справляется лучше, чем ее непосредственные носители. Можно надеяться, что этот союз принесет свои плоды и мы наконец-то узнаем, на какие именно черты лица стоит обратить внимание, чтобы определить наверняка, насколько стоящий перед нами человек действительно стар или молод душой. А пока остается только любоваться тем, какой путь проделали геронтологи в поисках биологических маркеров: от сложных и непонятных вроде эпигенетических часов до простых, очевидных и лежащих, в буквальном смысле слова, на поверхности.

Полина Лосева