Піонерська техніка штучного інтелекту для вимірювання потоку рідини в мозку відкриває нові шляхи для лікування хвороби Альцгеймера

Штучний інтелект (ШІ) продовжує відкривати нові горизонти в сфері охорони здоров’я, і останнє досягнення обіцяє покращити наше розуміння захворювань мозку. Міжгалузева команда з Університету Рочестера розробила нову техніку на основі ШІ для вимірювання потоку рідини навколо кровоносних судин мозку, що може суттєво вплинути на розробку методів лікування захворювань, таких як хвороба Альцгеймера.

Розуміння потоку рідини навколо церебральних кровоносних судин

Простори, що оточують наші церебральні кровоносні судини, відомі як периваскулярні простори, транспортують водоподібні рідини навколо мозку та сприяють видаленню відходів. Перебої в цьому потоці пов’язані з різними неврологічними захворюваннями, такими як хвороба Альцгеймера, захворювання малих судин, інсульти та травматичні пошкодження мозку. Однак вимірювання цих потоків в умовах живого організму було суттєвим викликом.

Дослідження, яке очолив доцент Дуглас Келлі з кафедри механічної інженерії Університету Рочестера, мало на меті подолати цю трудність за допомогою ШІ.

“У цьому дослідженні ми поєднали деякі вимірювання з моделей тварин з новою технікою ШІ, яка дозволила нам ефективно виміряти речі, яких раніше ніхто не міг виміряти”, – говорить Келлі.

Використання ШІ для безпрецедентних відкриттів

Команда Келлі побудувала свої дослідження на попередніх дослідженнях, проведених співавтором Маїкен Недергард, співдиректором Центру трансляційної нейромедичної науки Університету Рочестера. Група Недергард змогла провести двовимірні дослідження потоку рідини в периваскулярних просторах шляхом введення дрібних частинок у рідину та вимірювання їх положення та швидкості з часом. Однак розуміння повної складності системи вимагало більш детальних вимірювань, а вивчення такої життєво важливої рідинної системи становило суттєві виклики.

Щоб подолати ці труднощі, команда співпрацювала з Джорджем Карніадакісом з Університету Брауна, щоб використати потенціал ШІ. Вони поєднали наявні двовимірні дані з фізично інформованими нейронними мережами, створивши високо деталізовані зображення системи, що пропонують дослідникам безпрецедентний погляд на складності потоку рідини навколо кровоносних судин мозку.

“Це спосіб розкрити тиски, сили та тривимірну швидкість потоку з набагато більшою точністю, ніж ми можемо зробити інакше”, – говорить Келлі. “Тиск важливий, оскільки ніхто не знає точно, який насосний механізм приводить у рух всі ці потоки навколо мозку. Це нова галузь”.

Новий горизонт у нейронауці

Проривне дослідження в Університеті Рочестера представляє переконливий приклад того, як штучний інтелект можна використовувати для розвитку охорони здоров’я. Комбінація передових алгоритмів ШІ з глибоким науковим знанням пропонує новий підхід до подолання раніше непереборних викликів. Спроможність візуалізувати та виміряти потік рідини в мозку в трьох вимірах є революційною, враховуючи, що порушення цих потоків пов’язані з рядом неврологічних захворювань.

Відповідно до того, як ми поглиблюємо своє розуміння складних процесів у нашому мозку, ми також розширюємо горизонти для розробки нових стратегій лікування. Застосування ШІ в цьому дослідженні має потенціал переписати підхід до захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, інсульт та травматичні пошкодження мозку. Це підкреслює важливість міжгалузевої співпраці, поєднання потенціалу ШІ з експертизою механічних інженерів, нейробіологів та комп’ютерних вчених для відкриття безпрецедентних відкриттів.

Це дослідження також ілюструє ширший потенціал ШІ в біомедичних дослідженнях. Обчислювальна потужність та здатність ШІ розпізнавати закономірності можуть доповнити знання та інтуїцію вчених, забезпечуючи нові методи дослідження та аналізу. Коли ми продовжимо інтегрувати ШІ в наукові дослідження, ми можемо очікувати багатьох нових революційних відкриттів, які можуть змінити хід охорони здоров’я для майбутніх поколінь.