Perintis Teknik AI untuk Mengukur Aliran Cairan Otak Membuka Jalan Baru untuk Pengobatan Alzheimer

Kecerdasan buatan (AI) terus menjadi terobosan baru dalam penelitian perawatan kesehatan, dan kemajuan terbaru menjanjikan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang penyakit otak. Tim multidisiplin dari University of Rochester telah mengembangkan a teknik baru berbasis AI untuk mengukur aliran cairan di sekitar pembuluh darah otak, yang secara signifikan dapat mempengaruhi perkembangan pengobatan penyakit seperti Alzheimer.

Memahami Aliran Cairan Di Sekitar Pembuluh Darah Otak

Ruang yang mengelilingi pembuluh darah serebral kita, yang dikenal sebagai ruang perivaskular, mengangkut cairan seperti air ke sekitar otak dan membantu pembuangan limbah. Gangguan aliran cairan ini berhubungan dengan berbagai kondisi neurologis seperti Alzheimer, penyakit pembuluh darah kecil, stroke, dan cedera otak traumatis. Namun, mengukur aliran ini secara in vivo merupakan tantangan yang signifikan.

Penelitian yang dipelopori oleh Associate Professor Douglas Kelley dari Departemen Teknik Mesin Universitas Rochester, bertujuan untuk mengatasi kesulitan ini dengan menggunakan AI.

“Dalam penelitian ini, kami menggabungkan beberapa pengukuran dari dalam model hewan dengan teknik AI baru yang memungkinkan kami mengukur secara efektif hal-hal yang belum pernah diukur oleh siapa pun sebelumnya,” kata Kelley.

Memanfaatkan AI untuk Wawasan yang Belum Pernah Ada Sebelumnya

Tim Kelley membangun penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh rekan penulis studi Maiken Nedergaard, co-director dari Rochester's Center for Translational Neuromedicine. Kelompok Nedergaard berhasil melakukan studi dua dimensi pada aliran fluida di ruang perivaskular dengan menyuntikkan partikel kecil ke dalam fluida dan mengukur posisi dan kecepatannya dari waktu ke waktu. Namun, memahami kompleksitas penuh sistem membutuhkan pengukuran yang lebih rumit, dan mempelajari sistem fluida yang begitu vital menimbulkan tantangan yang signifikan.

Untuk mengatasi kesulitan ini, tim berkolaborasi dengan George Karniadakis dari Brown University untuk memanfaatkan kekuatan AI. Mereka menggabungkan data 2D yang ada dengan jaringan saraf berbasis fisika, menciptakan gambar sistem yang sangat detail, menawarkan kepada para peneliti pandangan yang belum pernah ada sebelumnya tentang seluk-beluk aliran cairan di sekitar pembuluh darah otak.

“Ini adalah cara untuk mengungkapkan tekanan, gaya, dan laju aliran tiga dimensi dengan lebih akurat daripada yang bisa kita lakukan,” kata Kelley. “Tekanan itu penting karena belum ada yang tahu pasti mekanisme pemompaan apa yang menggerakkan semua aliran ini di sekitar otak. Ini adalah bidang baru.”

Cakrawala Baru dalam Ilmu Saraf

Studi terobosan di University of Rochester menyajikan contoh menarik tentang bagaimana kecerdasan buatan dapat dimanfaatkan untuk mendorong penelitian kesehatan. Kombinasi algoritme AI tingkat lanjut dengan keahlian ilmiah yang mendalam memberikan pendekatan baru untuk mengatasi tantangan yang sebelumnya tidak dapat diatasi. Kemampuan untuk memvisualisasikan dan mengukur aliran cairan di otak dalam tiga dimensi merupakan terobosan, mengingat gangguan pada aliran ini terkait dengan berbagai kondisi neurologis.

Saat kami memperdalam pemahaman kami tentang proses rumit di dalam otak kami, kami juga memperluas cakrawala untuk mengembangkan strategi pengobatan baru. Penerapan AI dalam penelitian ini berpotensi mengubah cara kita menangani penyakit seperti Alzheimer, stroke, dan cedera otak traumatis. Ini menggarisbawahi pentingnya kolaborasi interdisipliner, menggabungkan kekuatan AI dengan keahlian insinyur mesin, ilmuwan saraf, dan ilmuwan komputer untuk membuka wawasan yang belum pernah ada sebelumnya.

Penelitian ini juga menggambarkan potensi AI yang lebih luas dalam penelitian biomedis. Kekuatan komputasi dan kemampuan pengenalan pola AI dapat melengkapi pengetahuan dan intuisi para ilmuwan, memungkinkan metode investigasi dan analisis baru. Seiring kami terus mengintegrasikan AI ke dalam penelitian ilmiah, kami dapat menantikan lebih banyak lagi penemuan inovatif yang dapat mengubah arah perawatan kesehatan untuk generasi mendatang.