Onderzoekers hebben kunstmatige intelligentie (AI) en deep learning-technologie gebruikt om een verband te vinden tussen veranderingen in de vorm van de gezichten van kinderen en de hoeveelheid alcohol die hun moeders dronken, zowel voordat ze zwanger werden als tijdens de zwangerschap.
De studie, gepubliceerd in Human Reproduction [1], één van ’s werelds toonaangevende tijdschriften over reproductieve geneeskunde, is de eerste die dit verband detecteert bij kinderen van moeders die alcohol dronken tot drie maanden voordat ze zwanger werden, maar daarmee stopten. tijdens de zwangerschap. Bovendien ontdekte men dat de associatie met een veranderde gezichtsvorm bestond, zelfs als moeders minder dan 12 g alcohol per week dronken – het equivalent van een klein glas wijn van 175 ml of 330 ml bier.
De bevinding is belangrijk omdat de vorm van de gezichten van kinderen een indicatie kan zijn van gezondheids- en ontwikkelingsproblemen. Gennady Roshchupkin, assistent-professor en leider van de computationele populatie biologiegroep aan het Erasmus Medisch Centrum, Rotterdam, Nederland, die de studie leidde, zei: “Ik zou het gezicht een ‘gezondheidsspiegel’ noemen omdat het de algehele gezondheid van een kind weerspiegelt. De blootstelling van een kind aan alcohol vóór de geboorte kan aanzienlijke nadelige gevolgen hebben voor de ontwikkeling van de gezondheid en als een moeder regelmatig een grote hoeveelheid drinkt, kan dit leiden tot
foetale alcoholspectrum stoornis, FASD, wat wordt weerspiegeld in de gezichten van kinderen.”
FASD wordt gedefinieerd als een combinatie van groeiachterstand, neurologische stoornissen en een herkenbare abnormale gezichtsontwikkeling. Symptomen zijn onder meer cognitieve stoornissen, tekort aan aandacht met hyperactiviteit (ADHD), leerproblemen, geheugenproblemen, gedragsproblemen en spraak- en taalachterstanden. Het is al bekend dat FASD wordt veroorzaakt wanneer de moeder zwaar drinkt tijdens de zwangerschap. Tot nu toe was er echter weinig bekend over het effect van laag alcoholgebruik. Dit is ook de eerste studie om het probleem te onderzoeken bij kinderen met meerdere etnische achtergronden.
De onderzoekers gebruikten AI en deep learning om driedimensionale beelden van kinderen te analyseren, genomen op de leeftijd van negen (3149 kinderen) en 13 (2477 kinderen). De kinderen maakten deel uit van de Generation R-studie in Nederland, een doorlopend bevolkingsonderzoek onder zwangere vrouwen en hun kinderen vanaf het foetale leven. De kinderen in deze analyse waren geboren tussen april 2009 en januari 2006.
“Het gezicht is een complexe vorm en het analyseren ervan is een uitdagende taak. 3D-beeldvorming helpt veel, maar vereist meer geavanceerde algoritmen om dit te doen,”zei prof. Roshchupkin. “Voor deze taak hebben we een op AI gebaseerd algoritme ontwikkeld, dat 3D-beelden met hoge resolutie van het gezicht maakt en 200 unieke metingen of ‘traits’ produceert. We analyseerden deze om te zoeken naar associaties met prenatale blootstelling aan alcoholen we ontwikkelden heatmaps om de specifieke gelaatstrekken weer te geven die verband houden met het alcoholgebruik van de moeders.” [2]
Informatie over het alcoholgebruik van de moeders werd verkregen uit vragenlijsten die werden ingevuld door de vrouwen in de vroege, midden- en late zwangerschap. De onderzoekers verdeelden hen in drie groepen: moeders die niet dronken voor of tijdens de zwangerschap (de controlegroep), moeders die dronken in de drie maanden voordat ze zwanger werden maar stopten toen ze zwanger werden, en moeders die dronken tijdens de zwangerschap, ook degenen die dronken alleen tijdens het eerste trimester van de zwangerschap en degenen die tijdens de zwangerschap bleven drinken.
“We vonden een statistisch significant verband tussen prenatale blootstelling aan alcohol en de gezichtsvorm bij de negenjarige kinderen. Hoe meer alcohol de moeders hadden gedronken hoe meer statistisch significante veranderingen er waren. De meest voorkomende kenmerken waren een opstaande neustip, een verkorte neus, naar buiten gedraaide kin en naar binnen gedraaid onderste ooglid” , zegt de heer Xianjing Liu, hoofdauteur van de studie en promovendus in de groep van prof. Roshchupkin, die de AI ontwikkelde.
“Onder de groep moeders die tijdens de zwangerschap dronk, ontdekten we dat zelfs in het geval van moeders die heel weinig dronken tijdens de zwangerschap, minder dan 12 g per week, er een verband kon worden waargenomen met de gezichtsvorm van de kinderen. Dit is de eerste keer dat er een verband is aangetoond bij zo’n laag alcoholgebruik.”
Het verband tussen alcoholgebruik en gezichtsvorm verzwakte bij de oudere kinderen en er werd geen significant verband gevonden toen de onderzoekers naar de gegevens van de kinderen van 13 jaar keken. “Het is mogelijk dat naarmate een kind ouder wordt en andere omgevingsfactoren ervaart, deze veranderingen afnemen of worden verdoezeld door normale groeipatronen. Maar dat betekent niet dat het effect van alcohol op de gezondheid ook verdwijnt. Daarom is het van cruciaal belang om te benadrukken dat er geen vaststaand veilig niveau van alcoholgebruik tijdens de zwangerschap is en dat het raadzaam is om te stoppen met het drinken van alcohol, zelfs vóór de conceptie, om optimale gezondheidsresultaten voor zowel de moeder als de zich ontwikkelende foetus te garanderen, ‘ zei prof. Roshchupkin . “Verder onderzoek naar het associatiemechanisme is nodig om volledig te begrijpen hoe die zich ontwikkelt en vervolgens verzwakt met de leeftijd.”
Bij de negenjarigen ontdekten onderzoekers dat statistisch significante gelaatstrekken verband hielden met het alcoholgebruik van moeders die vóór de zwangerschap dronken maar stopten met zwanger worden, vergeleken met moeders die tijdens de zwangerschap bleven drinken.
Ze keken ook naar gegevens van vrouwen die tijdens het eerste trimester dronken maar daarna stopten, en degenen die bleven drinken. De resultaten waren vergelijkbaar, wat suggereert dat de associaties voornamelijk verklaard werden door de blootstelling van de foetus aan alcohol in de eerste drie maanden van de zwangerschap.
Eerdere studies naar de ontwikkeling van kinderen na prenatale blootstelling aan alcohol hebben gesuggereerd dat mogelijke werkingsmechanismen stofwisselingsstoornissen bij de moeders kunnen zijn, zoals problemen met de bloedsuikerspiegel en leververvetting, en dat dit ook de link met alcohol kan verklaren. Verder onderzoek is echter nodig.
Een sterk punt van het onderzoek is het grote aantal kinderen met meerdere etnische achtergronden. Beperkingen zijn onder meer dat er geen gegevens waren over alcoholgebruik meer dan drie maanden voor de zwangerschap, en dat moeders de vragenlijst over hun drinkgewoonten mogelijk niet correct hebben ingevuld, waardoor ze hun consumptie mogelijk onderschatten. Aangezien dit een observationele studie is, kan ze niet aantonen dat alcoholconsumptie de veranderingen in gezichtsvormen veroorzaakt, alleen dat er een associatie is.
[1] “Association between prenatal alcohol exposure and children’s facial shape: a prospective population-based
cohort study” by X. Liu et al. Human Reproduction journal. doi:10.1093/humrep/dead006
[2] Images of the heat maps from the paper are available.
vertaling: Andre Teirlinck