ระบบคอมพิวเตอร์วิชั่นสำหรับการวิเคราะห์เซลล์อัตโนมัติ

นักวิจัยจาก Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) ได้พัฒนาระบบคอมพิวเตอร์วิชั่นใหม่ที่สามารถวิเคราะห์วิดีโอทางชีวการแพทย์ที่บันทึกโดยกล้องจุลทรรศน์อัตโนมัติ ระบบนี้สามารถอธิบายและวิเคราะห์พฤติกรรมของเซลล์ในภาพได้

เทคนิคใหม่นี้ได้ถูกนำไปใช้ในการวัดเนื้อเยื่อที่มีชีวิต โดยนักวิทยาศาสตร์จาก National Center for Cardiovascular Research ในการวิจัยครั้งนี้ ทีมงานได้ค้นพบว่าเซลล์ภูมิคุ้มกันชนิดหนึ่งแสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันในเลือดระหว่างกระบวนการอักเสบ นอกจากนี้ยังพบว่าหนึ่งในกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโรคหัวใจ

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature.

เปิดทางให้เกิดการรักษาใหม่

การพัฒนานี้อาจนำไปสู่การรักษาใหม่สำหรับการลดผลกระทบของการอุดตันหัวใจ

ศาสตราจารย์ Fernando Díaz de María เป็นหัวหน้ากลุ่มการประมวลผลมัลติมีเดียของ UC3M และเป็นหนึ่งในผู้เขียนการวิจัย

“ส่วนร่วมของเราคือการออกแบบและพัฒนาระบบอัตโนมัติแบบเต็มรูปแบบ โดยใช้เทคนิคการมองเห็นของคอมพิวเตอร์ ซึ่งช่วยให้เราสามารถอธิบายเซลล์ที่กำลังศึกษาโดยการวิเคราะห์วิดีโอที่บันทึกโดยนักชีววิทยาโดยใช้เทคนิคจุลทรรศน์อินตราไวทัล” María กล่าว

ในขณะที่การศึกษาทางชีววิทยาทั่วไปมักจะอาศัยการวิเคราะห์เซลล์จำนวนไม่กี่ร้อยที่ถูกอธิบายด้วยมือ การศึกษานี้เกี่ยวข้องกับการวัดอัตโนมัติของขนาด รูปร่าง การเคลื่อนไหว และตำแหน่งของเซลล์หลายพันเซลล์ เทียบกับหลอดเลือด ซึ่งทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ทางชีววิทยาที่มีความหมายทางสถิติได้

ข้อดีของระบบใหม่

นักวิจัยระบุว่าระบบใหม่นี้มีข้อดีหลายประการในด้านเวลาและความแม่นยำ

Ivan González Díaz เป็นรองศาสตราจารย์ในภาควิชาทฤษฎีสัญญาณและ通信ของ UC3M และเป็นหนึ่งในสมาชิกของทีมวิจัย

“ไม่สามารถให้นักชีววิทยาที่มีประสบการณ์ทำการแบ่งเซลล์และติดตามเซลล์ในวิดีโอเป็นเวลาหลายเดือนได้ ในทางกลับกัน เพื่อให้ได้แนวคิดที่แม่นยำ (เนื่องจากขึ้นอยู่กับจำนวนเซลล์และความลึกของปริมาตร 3 มิติ) ระบบของเราต้องใช้เวลาเพียง 15 นาทีในการวิเคราะห์วิดีโอ 5 นาที” Díaz กล่าว

ทีมงานได้ใช้เครือข่ายประสาทลึกสำหรับการแบ่งเซลล์และการตรวจจับเซลล์ เพื่อนำระบบไปใช้ในบริบทใหม่ ทีมงานต้องสร้างตัวอย่างการฝึกอบรมหลายรายการ และระบบต้องรวมเทคนิคทางสถิติและแบบจำลองเรขาคณิตหลายอย่าง

ระบบต้องการซอฟต์แวร์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งสามารถปรับให้เหมาะสมกับปัญหาอื่น ๆ ได้

Miguel Molina Moreno เป็นหนึ่งในนักวิจัย

“ในความเป็นจริง เรากำลังใช้มันในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน โดยศึกษาพฤติกรรมภูมิคุ้มกันของเซลล์ T และเซลล์เดนไดรติกในเนื้อเยื่อที่มีเนื้องอก และผลลัพธ์เบื้องต้นนั้นน่าสนใจ” Moreno กล่าว