Hệ Thống Thị Giác Máy Tính Tự Động Phân Tích Tế Bào

Một hệ thống thị giác máy tính mới được các nhà nghiên cứu tại Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) phát triển cho phép phân tích tự động các video sinh học được quay bằng kính hiển vi. Hệ thống này đặc trưng và mô tả hành vi của tế bào trong hình ảnh.

Kỹ thuật mới được phát triển này đã được sử dụng để đo lường trên các mô sống, được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Tim mạch Quốc gia. Thông qua nghiên cứu này, nhóm đã phát hiện ra rằng bạch cầu trung tính, một loại tế bào miễn dịch, thể hiện các hành vi khác nhau trong máu trong quá trình viêm. Hơn nữa, họ đã tìm thấy rằng một trong những quá trình này liên quan đến bệnh tim mạch.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.

Cho Phép Điều Trị Mới

Những phát triển này có thể cho phép điều trị mới để giảm thiểu tác động của các cơn đau tim.

Giáo sư Fernando Díaz de María là trưởng nhóm Xử lý Truyền thông Đa phương tiện của UC3M và là một trong những tác giả của nghiên cứu.

“Đóng góp của chúng tôi bao gồm thiết kế và phát triển một hệ thống hoàn toàn tự động, dựa trên các kỹ thuật thị giác máy tính, cho phép chúng tôi đặc trưng hóa các tế bào đang được nghiên cứu bằng cách phân tích các video được quay bởi các nhà sinh học sử dụng kỹ thuật hiển vi trong sống,” María nói.

Trong khi các nghiên cứu sinh học truyền thống thường được hỗ trợ bởi phân tích của một vài trăm tế bào được đặc trưng hóa thủ công, nghiên cứu mới này liên quan đến đo lường tự động hình dạng, kích thước, chuyển động và vị trí tương đối với mạch máu của một vài nghìn tế bào. Điều này làm cho nó có thể hoàn thành phân tích sinh học tiên tiến có ý nghĩa thống kê lớn hơn.

Lợi Thế Của Hệ Thống Mới

Các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống mới này có nhiều lợi thế về cả thời gian và độ chính xác.

Ivan González Díaz là Giáo sư Phó tại Bộ môn Lý thuyết Tín hiệu và Truyền thông của UC3M. Ông cũng là một trong những thành viên của nhóm nghiên cứu.

“Không thể để một nhà sinh học chuyên môn phân đoạn và theo dõi tế bào trên video trong nhiều tháng. Mặt khác, để cung cấp một ý tưởng gần đúng (vì nó phụ thuộc vào số lượng tế bào và độ sâu của thể tích 3D), hệ thống của chúng tôi chỉ mất 15 phút để phân tích một video 5 phút,” Díaz nói.

Đội ngũ đã dựa vào các mạng nơ-ron sâu để phân đoạn và phát hiện tế bào. Để triển khai hệ thống trong bối cảnh mới, đội ngũ phải tạo ra nhiều ví dụ đào tạo, và hệ thống phải kết hợp các kỹ thuật thống kê và mô hình hình học khác.

Hệ thống yêu cầu một phần mềm linh hoạt có thể được điều chỉnh cho các vấn đề khác.

Miguel Molina Moreno là một trong những nhà nghiên cứu khác.

“Trên thực tế, chúng tôi đã áp dụng nó trong các kịch bản khác nhau, nghiên cứu hành vi miễn dịch của tế bào T và tế bào dendritic trong các mô ung thư. Và kết quả tạm thời rất hứa hẹn,” Moreno nói.