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人们喜欢看脸：五官特征让我们识别特定的个体，表情让我们读懂他人的感受和情绪，面部皮肤细微的纹路还能透露对方的人生经历……而在一项刚刚发表的新研究中，由北京大学韩敬东教授领衔的科研团队开发了一种新的“看脸”方式：通过读取人脸的温度，尤其是鼻子、眼周等区域难以被触觉分辨的细微温度差别，可以准确地预测一个人的实际衰老程度，并判断出是否有高血压、脂肪肝等代谢型疾病。研究结果发表于国际学术期刊《细胞-代谢》（Cell Metabolism）。
韩敬东教授团队自2015年起系统探究了人脸与衰老的关系，发现三维人脸特征可以作为有效的衰老标志物，反映出与健康指标的关系，并可准确推断衰老速率。并且，反映个体衰老速率的三维面部特征，其异质性在中年时期达到峰值。在这项工作中，韩敬东教授团队与合作者重点探究了面部的温度特征如何用于预测衰老速率和健康状况。研究团队首先利用红外热成像仪器采集和分析了2800多人的红外人脸图像，年龄覆盖20至90岁。然后，利用不同年龄人群的面部温度信息，开发了基于面部热成像图像提取特征的程序ThermoFace。
▲采集人脸数据和开发ThermoFace程序的流程示意图（图片来源：参考资料[1]）研究人员找到了几个关键的面部区域，如鼻子、脸颊、眼睛周围，其温度与年龄和健康状况有显著的关联。他们发现，随着年龄增长，鼻子的温度下降速度明显快于其他面部区域，鼻子较温暖的人通常具有更年轻的生物学年龄。同时，眼周的温度随着年龄增长而升高。此外，患有代谢性疾病如糖尿病和脂肪肝的人衰老速率更快，他们的眼部区域温度高于同龄的健康人群，而高血压患者则显示脸颊温度较高。这些局部区域的温度差异并不容易被人的触觉感知，但通过团队开发的脸部温度空间模式算法ThermoFace结合人工智能可以识别。通过机器学习训练，研究团队构建出了首个基于红外人脸图像的衰老时钟，并且具有较高的精度，预测年龄与实际年龄的平均绝对偏差约为5岁。
▲红外人脸随年龄的变化趋势（图片来源：参考资料[1]）为什么眼睛周围、脸颊等局部的温度可以体现人的衰老和疾病状况呢？进一步分析队列参与者的血液样本转录组数据，研究团队发现，眼睛和脸颊周围温度的升高主要与机体炎症反应的激活有关，例如DNA损伤修复和抗感染反应。有趣的是，面部温度分析还能体现运动逆转衰老的效果。研究团队要求23名参与者每天跳绳至少800次，持续两周。令人惊讶的是，短短两周的运动后，面部温度显示这些参与者的生物学年龄平均减少了5岁，显示出短期运动对个体衰老速率的影响。除了可以快速评估衰老速率外，研究团队使用ThermoFace作为生物标志物预测高血压和脂肪肝时均取得了显著的判断效果，准确率超过80%，有潜力用于代谢疾病的早期检测。
▲面部热成像不仅是快速、便捷的衰老监测工具，还可用于代谢疾病的早期检测（图片来源：参考资料[1]）研究团队表示，随着技术的进一步发展和普及，面部温度分析有望成为无创监测个体衰老和健康状况的重要工具，利用面部热成像技术预测更多疾病，例如睡眠障碍或心血管问题。北京大学生命科学联合中心博士研究生余正清、上海交通大学附属第一人民医院周永研究员、定量生物学中心博士研究生毛科航和中国医学科学院广安门医院检验科庞博教授为该论文的共同第一作者，北京大学韩敬东教授为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委员会、国家科技部等项目的资助；同时得到中国医学科学院广安门医院、海南医学院衰老与肿瘤国际研究中心和河北开滦马家沟医院的大力支持。[1] Yu et al., Thermal facial image analyses reveal quantitative hallmarks of aging and metabolic diseases, Cell Meta bolism (2024), https://doi.org/10.1016/j.cmet.2[2] Doctors could soon use facial temperature for early diagnosis of metabolic diseases. Retrieved July 1, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1049756本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
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