Σύστημα Οπτικής Υπολογιστή Ανάλυσης Κυττάρων Αυтомατικά

Ένα νέο σύστημα οπτικής υπολογιστή που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Carlos III της Μαδρίτης (UC3M) επιτρέπει την αυτόματη ανάλυση βιοϊατρικών βίντεο που καταγράφονται με μικροσκόπιο. Το σύστημα χαρακτηρίζει και περιγράφει τη συμπεριφορά των κυττάρων στις εικόνες.

Η nově αναπτυγμένη τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί για μετρήσεις σε ζωντανούς ιστούς, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν από επιστήμονες στο Εθνικό Κέντρο Καρδιαγγειακής Έρευνας. Μέσω αυτής της έρευνας, η ομάδα ανακάλυψε ότι τα νετροφίλα, που είναι ένα είδος κυττάρων αμύνης, εμφανίζουν διαφορετικές συμπεριφορές στο αίμα κατά τη διάρκεια φλεγμονωδών διαδικασιών. Επιπλέον, βρήκαν ότι μια από τις διαδικασίες συνδέεται με καρδιακές παθήσεις.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.

Επιτρέπει Νέα Θεραπείες

Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να επιτρέψουν νέες θεραπείες για την ελαχιστοποίηση της επίδρασης των καρδιακών επεισοδίων.

Ο καθηγητής Fernando Díaz de María είναι επικεφαλής της Ομάδας Επεξεργασίας Πολυμέσων του UC3M και ένας από τους συγγραφείς της έρευνας.

«Η συμβολή μας συνίσταται στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός πλήρως αυτοματοποιημένου συστήματος, βασισμένου σε τεχνικές οπτικής υπολογιστή, το οποίο μας επιτρέπει να χαρακτηρίζουμε τα κύτταρα που μελετάμε αναλύοντας βίντεο που καταγράφονται από βιολόγους χρησιμοποιώντας την τεχνική του ιντραβιταλικού μικροσκοπίου», λέει ο María.

Ενώ οι παραδοσιακές βιολογικές μελέτες συχνά υποστηρίζονται από αναλύσεις quelques εκατοντάδων χειροκίνητα χαρακτηρισμένων κυττάρων, η νέα μελέτη περιελάμβανε αυτόματες μετρήσεις του σχήματος, του μεγέθους, των κινήσεων και της θέσης σχετικά με το αιμοφόρο αγγείο quelques χιλιάδων κυττάρων. Αυτό επιτρέπει την ολοκλήρωση προηγμένων βιολογικών αναλύσεων που έχουν μεγαλύτερη στατιστική σημασία.

Πλεονεκτήματα του Νέου Συστήματος

Οι ερευνητές λένε ότι το νέο σύστημα έχει διάφορα πλεονεκτήματα όσον αφορά τον χρόνο και την ακρίβεια.

Ο Ivan González Díaz είναι Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Θεωρίας και Επικοινωνιών Σημάτων του UC3M. Είναι επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας.

«Δεν είναι εφικτό να διατηρήσουμε έναν ειδικό βιολόγο να τομείς και να ακολουθεί κύτταρα σε βίντεο για μήνες. Από την άλλη πλευρά, για να δώσουμε μια προσεγγιστική ιδέα (επειδή εξαρτάται από τον αριθμό των κυττάρων και το βάθος του 3D όγκου), το σύστημά μας χρειάζεται μόνο 15 λεπτά για να αναλύσει ένα 5λεπτο βίντεο», λέει ο Díaz.

Η ομάδα βασίστηκε σε βαθιά νευρωνικά δίκτυα για τη τομείωση και την ανίχνευση κυττάρων. Για να αναπτύξει το σύστημα σε νέο περιβάλλον, η ομάδα έπρεπε να δημιουργήσει πολλά παραδείγματα εκπαίδευσης, και το σύστημα έπρεπε να ενσωματώσει διάφορες άλλες στατιστικές τεχνικές και γεωμετρικά μοντέλα.

Το σύστημα απαιτεί ένα ευέλικτο λογισμικό που μπορεί να προσαρμοστεί σε άλλα προβλήματα.

Ο Miguel Molina Moreno είναι άλλος ένας ερευνητής.

«Στην πραγματικότητα, ήδη εφαρμόζουμε αυτό σε διάφορες άλλες περιπτώσεις, μελετώντας τη συμπεριφορά των Τ κυττάρων και των κυττάρων του δένδρου σε καρκινικούς ιστούς. Και τα προσωρινά αποτελέσματα είναι υποσχόμενα», λέει ο Moreno.