تقنية ذكاء اصطناعي رائدة لقياس تدفق السوائل في الدماغ تفتح آفاقًا جديدة للعلاج من مرض آلزهايمر

يستمر الذكاء الاصطناعي (AI) في كسر الأرض في مجال البحث الطبي، وتعد التقدم الأخير وعدًا بتعزيز فهمنا لأمراض الدماغ. وقد طور فريق متعدد التخصصات من جامعة روتشستر تقنية قائمة على الذكاء الاصطناعي جديدة لقياس تدفق السوائل حول أوعية الدم في الدماغ، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على تطوير علاجات لأمراض مثل آلزهايمر.

فهم تدفق السوائل حول أوعية الدم في الدماغ

تعد الفراغات التي تحيط بأوعية الدم في الدماغ، المعروفة باسم الفراغات المحيطة بالأوعية الدموية، تنقل سوائل شبيهة بالماء حول الدماغ وتساعد في إlimination الفاقد. وتترافق اضطرابات في تدفق هذه السوائل مع各种 حالات عصبية مثل آلزهايمر ومرض الأوعية الدموية الصغيرة والسكتات الدماغية وإصابات الدماغ الرضية. ومع ذلك، فإن قياس هذه التدفقات في الجسم الحي كان تحديًا كبيرًا.

استهدفت الدراسة، التي قادها أستاذ مساعد دوغلاس كيلي من قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة روتشستر، التغلب على هذه الصعوبة باستخدام الذكاء الاصطناعي.

“في هذه الدراسة، قمنا بدمج بعض القياسات من داخل نماذج الحيوان مع تقنية ذكاء اصطناعي جديدة سمحت لنا بقياس الأشياء التي لم يتمكن أحد من قياسها من قبل،” يقول كيلي.

استخدام الذكاء الاصطناعي للحصول على رؤية غير مسبوقة

قام فريق كيلي ببناء على أبحاث سابقة أجراها زميل الدراسة ميكن نيدرجارد، المدير المشارك لمركز روتشستر للطب النفسي التحويلي. وقد قامت مجموعة نيدرجارد بدراسات ثنائية الأبعاد حول تدفق السوائل في الفراغات المحيطة بالأوعية الدموية عن طريق حقن جسيمات صغيرة في السائل وقياس موقعه وسرعته بمرور الوقت. ومع ذلك، فإن فهم التعقيد الكامل للنظام يتطلب قياسات أكثر دقة، ودراسة نظام سائل حيوي مثل هذا يطرح تحديات كبيرة.

لمواجهة هذه الصعوبات، تعاون الفريق مع جورج كارنياداكيس من جامعة براون لاستخدام قوة الذكاء الاصطناعي. قاموا بدمج البيانات الثنائية الأبعاد الحالية مع شبكات عصبونية مدربة بالفيزياء، مما أدى إلى إنشاء صور مفصلة للغاية للنظام، مما يوفر للباحثين نظرة غير مسبوقة على تعقيدات تدفق السوائل حول أوعية الدم في الدماغ.

“هذه هي الطريقة للكشف عن الضغوط والقوات ومعدل التدفق ثلاثي الأبعاد بدقة أكبر مما نستطيع القيام به عادة،” يقول كيلي. “الضغط مهم لأن لا أحد يعرف بالضبط آلية الضخ التي تدفع جميع هذه التدفقات حول الدماغ بعد. هذا هو مجال جديد.”

أفق جديد في العلوم العصبية

تعد الدراسة الرائدة في جامعة روتشستر مثالًا مقنعًا عن كيف يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لدفع البحث الطبي. يوفّر دمج الخوارزميات المتقدمة للذكاء الاصطناعي مع الخبرة العلمية العميقة نهجًا جديدًا للتغلب على التحديات التي كانت تعتبر من قبل لا يمكن التغلب عليها. القدرة على تصور وقياس تدفق السوائل في الدماغ بثلاثة أبعاد هي مبتكرة، بالنظر إلى أن اضطرابات في هذه التدفقات ترتبط بمجموعة من الحالات العصبية.

كما نعلم أكثر عن العمليات المعقدة داخل أدمغتنا، فإننا نوسع أيضًا آفاق تطوير استراتيجيات علاجية جديدة. تطبيق الذكاء الاصطناعي في هذه الدراسة له إمكانية إعادة كتابة كيفية我们的 نهج لأمراض مثل آلزهايمر والسكتات الدماغية وإصابات الدماغ الرضية. يسلط الضوء على أهمية التعاون المتداخل، الذي يجمع قوة الذكاء الاصطناعي مع خبرة مهندسي الميكانيكا وعلماء الأعصاب وعلماء الحاسوب لفك شفرة رؤى غير مسبوقة.

تظهر هذه الدراسة أيضًا الإمكانيات الأوسع للذكاء الاصطناعي في البحث البيولوجي. يمكن أن تعزز القدرة الحاسوبية وقدرة التعرف على الأنماط للذكاء الاصطناعي معرفة وحدس العلماء، مما يتيح طرقًا جديدة للتحقيق والتحليل. كما نستمر في دمج الذكاء الاصطناعي في البحث العلمي، يمكننا النظر إلى المزيد من الاكتشافات المبتكرة التي يمكن أن تغير مسار الرعاية الصحية للأجيال القادمة.