测量脑液流量的开创性人工智能技术为阿尔茨海默氏症治疗开辟了新途径

人工智能 (AI) 不断在医疗保健研究领域取得新突破，最新进展有望增强我们对脑部疾病的了解。 罗切斯特大学的一个多学科团队开发了一种 基于人工智能的新颖技术 用于测量大脑血管周围的液体流动，这可能会显着影响阿尔茨海默病等疾病的治疗方法的开发。

了解脑血管周围的流体流动

脑血管周围的空间（称为血管周围空间）在大脑周围输送类似水的液体，有助于消除废物。 这种液体流动的中断与各种神经系统疾病有关，例如阿尔茨海默病、小血管疾病、中风和创伤性脑损伤。 然而，测量体内这些流量一直是一个重大挑战。

这项研究由罗切斯特大学机械工程系副教授 Douglas Kelley 牵头，旨在利用人工智能克服这一困难。

“在这项研究中，我们将动物模型内部的一些测量结果与新颖的人工智能技术相结合，使我们能够有效地测量以前从未有人能够测量过的东西，”凯利说。

利用人工智能获得前所未有的洞察力

凯利的团队建立在该研究合著者、罗彻斯特转化神经医学中心联席主任 Maiken Nedergaard 之前进行的研究的基础上。 Nedergaard 的团队通过向流体中注入微小颗粒并测量它们随时间变化的位置和速度，成功地对血管周围空间的流体流动进行了二维研究。 然而，了解系统的全部复杂性需要更复杂的测量，而研究这样一个重要的流体系统提出了重大挑战。

为了克服这些困难，该团队与布朗大学的 George Karniadakis 合作，利用人工智能的力量。 他们将现有的二维数据与基于物理的神经网络相结合，创建了高度详细的系统图像，为研究人员提供了前所未有的视角来观察大脑血管周围流体流动的复杂性。

“这是一种比我们其他方法更准确地揭示压力、力和三维流速的方法，”凯利说。 “压力很重要，因为还没有人确切知道是什么泵机制驱动大脑周围的所有这些流动。 这是一个新领域。”

神经科学的新视野

罗切斯特大学的这项突破性研究提供了一个令人信服的例子，说明如何利用人工智能来推动医疗保健研究。 先进的人工智能算法与深厚的科学专业知识相结合，提供了一种新的方法来克服以前无法克服的挑战。 鉴于这些流动的干扰与一系列神经系统疾病相关，在三个维度上可视化和测量大脑中的流体流动的能力是开创性的。

随着我们对大脑复杂过程的理解加深，我们也拓宽了开发新治疗策略的视野。 人工智能在这项研究中的应用有可能改写我们治疗阿尔茨海默病、中风和创伤性脑损伤等疾病的方式。 它强调了跨学科合作的重要性，将人工智能的力量与机械工程师、神经科学家和计算机科学家的专业知识相结合，以释放前所未有的见解。

这项研究还说明了人工智能在生物医学研究中更广泛的潜力。 人工智能的计算能力和模式识别能力可以补充科学家的知识和直觉，从而实现新的调查和分析方法。 随着我们继续将人工智能融入科学研究，我们可以期待更多突破性的发现，这些发现可能会改变子孙后代的医疗保健进程。