Οι περιαγγειακοί χώροι που περιβάλλουν τα εγκεφαλικά αιμοφόρα αγγεία μεταφέρουν υγρά που μοιάζουν με νερό γύρω από τον εγκέφαλο και βοηθούν στην απομάκρυνση των αποβλήτων. Οι μεταβολές στη ροή των υγρών συνδέονται με νευρολογικές παθήσεις, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, η νόσος των μικρών αγγείων, τα εγκεφαλικά επεισόδια και οι τραυματικές εγκεφαλικές κακώσεις, αλλά είναι δύσκολο να μετρηθούν in vivoΜια διεπιστημονική ομάδα μηχανολόγων μηχανικών, νευροεπιστημόνων και επιστημόνων πληροφορικής με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Douglas Kelley του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ ανέπτυξε νέες μετρήσεις ταχύτητας για τον ακριβή υπολογισμό της ροής των εγκεφαλικών υγρών. Τα αποτελέσματα περιγράφονται σε μελέτη που δημοσιεύεται στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Σε αυτή τη μελέτη, συνδυάσαμε κάποιες μετρήσεις από το εσωτερικό των ζωικών μοντέλων με μια νέα τεχνική τεχνητής νοημοσύνης που μας επέτρεψε να μετρήσουμε αποτελεσματικά πράγματα που κανείς δεν ήταν ποτέ σε θέση να μετρήσει στο παρελθόν», λέει ο Kelley, μέλος ΔΕΠ στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Ρότσεστερ.
Ένα βίντεο μάλιστα δείχνει έναν περιαγγειακό χώρο (περιοχή εντός λευκών γραμμών) στον οποίο οι ερευνητές έκαναν ένεση μικροσκοπικών σωματιδίων. Τα σωματίδια (που εμφανίζονται ως κινούμενες κουκκίδες) ακολουθούνται από γραμμές που υποδεικνύουν την κατεύθυνσή τους. Έχοντας μετρήσει τη θέση και την ταχύτητα των σωματιδίων με την πάροδο του χρόνου, η ομάδα στη συνέχεια ενσωμάτωσε αυτό το δισδιάστατο βίντεο με νευρωνικά δίκτυα που ενημερώνονται από τη φυσική για να δημιουργήσει μια πρωτοφανή τρισδιάστατη ματιά υψηλής ανάλυσης στο σύστημα ροής των υγρών του εγκεφάλου.
Η εργασία βασίζεται σε πειράματα ετών με επικεφαλής τον συν-συγγραφέα της μελέτης Maiken Nedergaard, συνδιευθυντή του Κέντρου Μεταφραστικής Νευροϊατρικής του Ρότσεστερ. Η ομάδα ήταν προηγουμένως σε θέση να διεξάγει δισδιάστατες μελέτες σχετικά με τη ροή του υγρού στους περιαγγειακούς χώρους εγχέοντας μικροσκοπικά σωματίδια στο υγρό και μετρώντας τη θέση και την ταχύτητά τους με την πάροδο του χρόνου. Όμως οι επιστήμονες χρειάζονταν πιο σύνθετες μετρήσεις για να κατανοήσουν την πλήρη περιπλοκότητα του συστήματος - και η εξερεύνηση ενός τόσο ζωτικού, ρευστού συστήματος αποτελεί πρόκληση.
Για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης, η ομάδα συνεργάστηκε με τον Γιώργο Καρνιαδάκη από το Πανεπιστήμιο Brown για να αξιοποιήσει την τεχνητή νοημοσύνη. Ενσωμάτωσαν τα υπάρχοντα δισδιάστατα δεδομένα με νευρωνικά δίκτυα που ενημερώνονται από τη φυσική και δημιούργησαν πρωτοφανείς ματιές υψηλής ανάλυσης στο σύστημα.
«Αυτός είναι ένας τρόπος να αποκαλύψουμε τις πιέσεις, τις δυνάμεις και τον τρισδιάστατο ρυθμό ροής με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι μπορούμε να κάνουμε με άλλο τρόπο» λέει ο Kelley και υπογράμμισε: «Η πίεση είναι σημαντική επειδή κανείς δεν γνωρίζει με βεβαιότητα ποιος ακριβώς μηχανισμός άντλησης κινεί ακόμη όλες αυτές τις ροές γύρω από τον εγκέφαλο. Πρόκειται για ένα νέο πεδίο».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου