Фракталы помогли в ранней диагностике деменции

Нейродегенеративные заболевания представляют собой группу заболеваний, при которых из-за гибели нейронов возникают деменция и нарушение движений. Несмотря на необратимость состояния, качество жизни пациентов с деменцией можно улучшить, если заболевание выявлено на ранней стадии. Однако надежных и относительно простых способов сделать это до сих пор не существует.

Прошлые работы показали, что при деменции могут возрастать способности к рисованию. По одной из теорий, это является компенсацией: одной из первых распад психических функций поражает речь, в творчестве пациент может найти средство и самовыражения, и модуляции когнитивных способностей. Поэтому ученые ищут способы применения искусства как в терапии, так и в диагностике.

С этой целью исследователи из Ливерпульского университета и других вузов провели анализ 2092 полотен семи знаменитых художников: Сальвадора Дали, Норваля Мориссо, Джеймса Брукса, Виллема де Кунинга, Марка Шагала, Пабло Пикассо и Клода Моне. Известно, что двое первых страдали от болезни Паркинсона, двое вторых — от болезни Альцгеймера, остальные не имели таких расстройств.

Оцифрованные изображения изучались методом анализа фракталов — графических элементов, части которых при уменьшении повторяют рисунок целого. Ранее ученые использовали этот метод для оценки подлинности картин Джексона Поллока и Питера Брейгеля-старшего. При этом алгоритм лучше справлялся с полотнами последнего, тогда как оценка абстракционизма Поллока оказалась ненадежной.

Результаты показали статистически значимую способность фрактального анализа выявлять количественные различия в технике. Несмотря на то, что в целом фрактальная размерность была сопоставимой вне зависимости от заболевания, соотношение линейности и контраста варьировалось между группами. Так, линейность упрощалась, а контраст полотен возрастал по мере развития деменции.

Кроме того, художники с болезнью Паркинсона с течением времени показывали повышенную продуктивность, в отличие от художников без диагностированных заболеваний и с болезнью Альцгеймера. Это согласуется с теорией о компенсаторной составляющей живописи. Снижение фрактальной размерности у художников с деменцией также больше зависело от возраста.

По мнению ученых, метод может помочь в ранней диагностике нейродегенеративных заболеваний. Анализ картин в этом случае является в большей степени автоматическим и не требует от диагноста специфических навыков. При этом эффективность техники мало связана со стилем, в котором пишет пациент. Хотя ранее физики критиковали фрактальную оценку полотен из-за неудач с Поллоком.