Sistema di visione computerizzata che analizza automaticamente le cellule

Un nuovo sistema di visione computerizzata sviluppato da ricercatori dell’Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) consente l’analisi automatica di video biomedici catturati mediante microscopia. Il sistema caratterizza e descrive il comportamento delle cellule nelle immagini.

La tecnica appena sviluppata è stata utilizzata per misurazioni su tessuti vivi, effettuate da scienziati del National Center for Cardiovascular Research. Attraverso questa ricerca, il team ha scoperto che i neutrofili, un tipo di cellula immunitaria, presentano comportamenti diversi nel sangue durante i processi infiammatori. Inoltre, hanno scoperto che uno di questi processi è associato alle malattie cardiovascolari.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.

Consente nuovi trattamenti

Questi sviluppi potrebbero consentire nuovi trattamenti per minimizzare l’impatto degli infarti.

Il professor Fernando Díaz de María è il capo del Gruppo di Elaborazione Multimediali dell’UC3M e uno degli autori della ricerca.

“Il nostro contributo consiste nella progettazione e nello sviluppo di un sistema completamente automatico, basato su tecniche di visione computerizzata, che ci consente di caratterizzare le cellule in studio analizzando i video catturati dai biologi utilizzando la tecnica di microscopia intravitali”, afferma María.

Mentre gli studi biologici tradizionali sono spesso supportati da analisi di poche centinaia di cellule caratterizzate manualmente, il nuovo studio ha coinvolto misurazioni automatiche della forma, della dimensione, dei movimenti e della posizione relativa al vaso sanguigno di alcune migliaia di cellule. Ciò rende possibile completare analisi biologiche avanzate che hanno una maggiore significatività statistica.

Vantaggi del nuovo sistema

I ricercatori affermano che il nuovo sistema ha diversi vantaggi in termini di tempo e precisione.

Ivan González Díaz è professore associato nel Dipartimento di Teoria dei Segnali e Comunicazioni dell’UC3M. È anche uno dei membri del team di ricerca.

“Non è possibile che un biologo esperto segmenti e tenga traccia delle cellule in un video per mesi. D’altra parte, per fornire un’idea approssimativa (poiché dipende dal numero di cellule e dalla profondità del volume 3D), il nostro sistema richiede solo 15 minuti per analizzare un video di 5 minuti”, afferma Díaz.

Il team ha utilizzato reti neurali profonde per la segmentazione e la rilevazione delle cellule. Per distribuire il sistema in un nuovo contesto, il team ha dovuto generare molti esempi di formazione e il sistema ha dovuto incorporare varie altre tecniche statistiche e modelli geometrici.

Il sistema richiede un software versatile che possa essere adattato ad altri problemi.

Miguel Molina Moreno è un altro dei ricercatori.

“In effetti, stiamo già applicando questo sistema in altri scenari diversi, studiando il comportamento immunologico delle cellule T e delle cellule dendritiche nei tessuti cancerosi. E i risultati provvisori sono promettenti”, afferma Moreno.