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看脸破解衰老的奥秘

发布时间:2020-07-13 10:37:10 阅读: 来源:焊条厂家

“人脸”与“年龄”之间有什么关系?

这听上去是一个很简单的问题。一张“大叔”的脸和一张“小鲜肉”的脸,只要看一眼就能区分开来。这是因为在人的衰老过程中,面部衰老的变化比较明显且容易观察。

但是在生活中,我们也经常会遇到这样的情况,年龄相仿的两个人,一个看起来“显年轻”,一个看上去“显老”,这意味着,我们的“生理年龄”可能与“实际年龄”是对不上的,而这种差别随着年龄增大还会越来越明显。

近日,中科院上海生命科学研究院计算生物学研究所的韩敬东研究组发现,通过分析人脸三维图像,能精准预测一个人的“生理年龄”,将“生理年龄”与“实际年龄”对比,就可以知道你究竟是“青春常驻”还是“未老先衰”。

看“脸”来量化衰老,这在国际上尚属首次。不仅如此,这项研究成果的价值还在于,精准预测人的衰老程度,有助于分析与衰老相关的疾病发生风险,并由此设计个性化的医疗和保健方案。

年龄“写”在脸上

——预测年龄与实际年龄吻合度超过85%

生、老、病、死,这是地球上每一个生命体都要经历的生命过程。而破解衰老的奥秘,延缓死亡的降临,也是几千年来人类的一种不懈追求。在科学家眼中,衰老的研究十分具有吸引力和挑战性。

当今,科学家通过延缓线虫、小鼠等实验动物的死亡曲线,或是增加实验动物在高辐射、高温等极端环境下的生存时间等方式,研究衰老的奥秘,寻找对抗衰老的办法。但是,要绘制死亡曲线,线虫需要几个月,小鼠则要3年。如果以人为研究对象,这样的方法显然不合适,这就需要找到与衰老相关的标记物。在医学界,人们主要通过分析胆固醇、高密度胆固醇、白蛋白等血检指标来研究人体衰老的程度,但遗憾的是,这套指标体系目前还很不完善。

韩敬东和她的研究组一直从事衰老研究,通过收集人的血液、尿液、唾液等标本,希望从中寻找与人体衰老相关的分子标记物。而她的同事唐鲲的一项研究工作,是利用三维照相机拍摄不同人种群之间的脸部特征,并分析不同人种群之间的脸部差异。

“一个偶然的机会,我萌生了一个想法,能否利用三维照相机拍摄人脸的高清照片,然后通过计算机软件进行数据分析,以此判断一个人的生理年龄。”韩敬东在接受采访时说。2012年,在科技部、国家自然科学基金委和中科院的资助下,韩敬东研究组启动了这项研究。

研究组招募了332位年龄在17到77岁之间的中国人作为志愿者,图像采集在一个独立的工作室内进行。“我们首先将三维面部图像拍摄设备安装好,被拍摄者不能动并保持中性表情,然后我们快速拍摄面部图像,拍摄时间仅需约1.5毫秒,眨眼之间就完成了。”研究人员陈维洋介绍说。

拍摄得到的所有原始三维面部图像,因为数据的顶点个数不一致,所以在做后续分析之前,首先要将这些图像标准化到相同顶点个数。韩敬东解释,这个过程首先要识别出有显著特征的面部特征点,然后参考这些特征点基于薄板样条法将所有的样本匹配到一个固定的参照模型上,从而达到对所有原始三维面部数据标准化的结果。

“建立基本预测模型,是整个研究的关键。这需要大量图像学和数据分析研究作支撑。”研究人员把标准化后的三维面部数据输入到回归预测模型,对每位参与者的年龄进行模拟计算,得出这些参与者的预测年龄。

结果发现,预测年龄与实际年龄的吻合度在85%以上。韩敬东告诉记者,此前有研究人员利用血细胞DNA甲基化能准确预测人的年龄,与她团队的人脸预测获得的结果非常相似。这表明,人脸可以作为人衰老的标记物,而预测的年龄也就是与人衰老程度密切相关的“生理年龄”。

“嘴和鼻子变宽”预示在变老

——胆固醇、白蛋白等4个指标和衰老高度相关

“我们主要找人脸上随着年龄会有变化的点,其中200-300个点就足够精确预测年龄了。”韩敬东介绍说,这些点包括人的眼睛、鼻子、嘴巴边上,还有鼻唇沟等部位。

“研究发现,一个人的生理年龄与实际年龄往往不一致,而40岁像是一道分水岭。”韩敬东说,研究人员对每位参与者的年龄进行模拟计算后发现,40岁以前的样本预测出的年龄和实际年龄的差距平均在6岁左右,40岁以后的样本差距变大。

也就是说,40岁以后,生理年龄的个体差异十分显著,很多人加速衰老,而很多人能保持青春。“差异最大的可以达到10多岁,这意味着有人比同龄人要衰老足足10多岁。”韩敬东说。

科研人员进一步观察分析发现,人的嘴宽、鼻宽以及嘴巴到鼻子的距离都会随着年龄的增长而增加,眼角眼尾则会随着年龄的增长而下垂。另外,年轻人的脸部肌肤光滑,脂肪层薄;而年纪大的人脸部会有脂肪堆积,脸颊丰满,脸部皮肤下垂。

“这只是衰老领域的一个研究手段。”韩敬东如此评价这项人脸与年龄的研究成果。有了这一研究手段,韩敬东研究组开展了一系列有关衰老的研究,他们筛选出生理年龄与实际年龄更大或更小差异的人,通过分析对比血液的健康指标,验证了那些“写”在脸上的衰老痕迹确实在血液里也“有迹可循”。

韩敬东告诉记者,在他们选取的血液中的42个指标中,胆固醇、白蛋白等4个指标和衰老高度相关,这意味着脸部衰老的同时,人的整个身体都在衰老。举例来说,如果女人看起来比实际年龄要显老,其血液中胆固醇含量会比较高;而男人若看起来比实际年龄显老,其血液样本会显示白蛋白(血浆中的蛋白质)含量会比较低。研究还发现,脸部衰老与实际年龄相差超过6岁的人,他们的血液指标变化明显。

“看脸”订制个性化保健方案

——“吃饭七成饱+多运动+低脂饮食”,是延缓衰老的“宝典”

能准确预测出年龄,并非韩敬东此项研究的意义所在。更为重要的是,她找到了一个有效、便捷的人体衰老的标记方法。

韩敬东表示,人脸三维图像分析有望为个性化医疗和保健提供标准。“一个人接受医疗和保健指导前,可以先拍摄面部三维照片,得到其生理年龄,医生根据这个年龄制定给药量等个性化方案,使之与真实的衰老程度匹配,这项成果还能成为评价抗衰老药物效果的定量标准。”

对于个人来说,也可以依据这些研究成果,关注自己脸部的细节特征,从而提前掌握人体发出有关衰老或不够健康的信号。在韩敬东向记者展示的人脸图片中,脸颊凸起、眼皮变厚等就与高胆固醇密切相关。

既然只需要相机和分析软件就能预测生理年龄,是不是能将这项科研成果变成人人都能使用的手机软件,人们可以随时随地自测生理年龄?韩敬东认为目前还很难实现,原因是现有的三维照相机较贵,还没有到普及的程度。

但韩敬东告诉记者,很多IT公司都把目光投向衰老研究,科技快速发展可能很快就能让自测生理年龄成为现实。

此外,很多人关心有没有延缓衰老、保持青春的“秘诀”?韩敬东给出的答案是,“低脂饮食和多运动,有助于保持青春”。

韩敬东研究组和她的同事刘勇率领的研究组,经过多项实验发现,每天吃高脂食物的小鼠寿命大大短于吃低脂食物的小鼠,但如果对高脂饮食小鼠进行70%的进食限制,或让它们自主多运动,那么它们的寿命就会和低脂饮食小鼠差不多。这表明,“吃饭七成饱+多运动+低脂饮食”,是人类延缓衰老的“宝典”。

“虽然不能把动物实验的结果直接照搬到人类身上,但这组实验结果仍然为人类延缓衰老、增加寿命带来了有科学价值的启示。”刘勇表示。

在脂肪摄入量经常过剩的今天,怎样才能延年益寿呢?刘勇提醒说,适当地节食、吃七成饱,就能在很大程度上抵消吃高脂食物的负面影响,如果坚持体力锻炼,那么效果可能会更好。(记者 刘荣荣)

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