Новый метод искусственного интеллекта для исследования неврологии и болезней мозга

Novel AI Method for Neuroscience and Brain Disease Research

Новое исследование показывает, как искусственный интеллект (ИИ) является новой мощной парадигмой для проведения исследований в области неврологии и заболеваний, таких как деменция, болезнь Альцгеймера и другие когнитивные расстройства.

Новое исследование было проведено под руководством Эндрю МакКензи, доктора медицины, доктора философии, со-главного ординатора по исследованиям в отделении психиатрии в Икан Маунт Синай, в сотрудничестве с учеными из Медицинской школы Бостонского университета в Бостоне, Юго-западного медицинского центра UT в Далласе, Техасского университета Health Science Center в Сан-Антонио и Университета Ньюкасла в Тайне, Великобритания.

“Чтобы проложить путь к лучшим вариантам профилактики и лечения возрастных когнитивных нарушений, необходимо срочно определить структурные особенности микроанатомии мозга, которые надежно связаны с этим состоянием, используя непредвзятые протоколы оценки”, – пишут исследователи. “Один из подходов к выявлению структурных коррелятов когнитивных нарушений заключается в проведении клинико-патологической корреляции в посмертных человеческих мозгах”.

Болезнь Альцгеймера (БА) является наиболее распространенным типом деменции и прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием, которое со временем разрушает клетки мозга и характеризуется изменениями в мозге, такими как амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки, называемые тау, которые могут влиять на память, познание и способность человека жить самостоятельно.

По оценкам Ассоциации Альцгеймера, в мире 47 миллионов человек живут с болезнью Альцгеймера (БА), и ожидается, что к 2030 году эта цифра достигнет 76 миллионов человек. Точная причина болезни Альцгеймера, а также других когнитивных расстройств еще не до конца понятна.

Только в США насчитывается 5,8 миллиона американцев с болезнью Альцгеймера, из которых две трети – женщины, согласно отчету AARP и Движения женщин за болезнь Альцгеймера (WAM). По прогнозам, к 2050 году число американцев, живущих с болезнью Альцгеймера, достигнет 16 миллионов человек, согласно данным Гарвардского центра нейрораскрытия при Гарвардской медицинской школе.

Искусственный интеллект – это область компьютерной науки, которая стремится дать машинам возможность выполнять задачи, связанные с человеческим мозгом, такие как познание, обучение и решение проблем. Машинное обучение – это подмножество искусственного интеллекта, в котором компьютерные системы способны выполнять задачи без явного жесткого кодирования инструкций. Повсеместное распространение искусственного интеллекта во многом связано с развитием возможностей распознавания образов в глубоком обучении – типе машинного обучения, архитектура глубоких нейронных сетей которого в некоторой степени вдохновлена биологическим мозгом. Под контролируемым обучением понимается процесс обучения алгоритмов глубокого обучения ИИ с использованием маркированных данных. Контролируемое обучение обычно используется для классификации и регрессии.

Для проведения исследования команда использовала слабо контролируемый алгоритм глубокого обучения ИИ и сочетание Python, Pytorch, R, ggplot2, графических процессоров NVIDIA v100 и базы данных ImageNet. В частности, они использовали существующую классификацию ИИ под названием кластеризация-ограничение-внимания-многофакторное обучение (CLAM) для анализа слайд-изображений аутопсийной ткани человеческого мозга от более чем 700 доноров, чтобы предсказать наличие признаков когнитивных нарушений.

ИИ был обучен определять области в образцах мозга, где наблюдается уменьшение окраски Luxol fast blue (LFB), красителя на основе меди. Окрашивание Luxol fast blue – это широко используемое окрашивание для выявления миелина в мозге при световой микроскопии для нейроанатомического анализа.

Белизна белого вещества в мозге обусловлена жировым слоем миелина, который окружает нервные волокна, называемые аксонами. Миелинизация позволяет потенциалам действия проходить по аксону быстрее, чем по немиелинизированному. Серый цвет серого вещества обусловлен содержащимися в нем телами клеток нейронов, аксоны которых в основном немиелинизированы. Пятно LFB позволяет отличить белое вещество от серого в срезах ткани мозга, окрашивая липопротеины, которых много в миелиновой оболочке, в синий цвет. Демиелинизация может быть вызвана травматическим повреждением мозга, рассеянным склерозом (РС) и другими заболеваниями и расстройствами.

Исследователи обучили два набора моделей с помощью перекрестной валидации в 10 раз. “Хотя модели имеют скромную точность в качестве чистой задачи классификации, в обеих областях мозга точность классификации была значительно выше, чем случайность, что позволяет предположить, что модели могут быть полезны для вывода патофизиологии”, – пишут исследователи.

“Наши результаты демонстрируют масштабируемую платформу с интерпретируемым глубоким обучением для выявления неожиданных аспектов патологии при когнитивных нарушениях, что может быть перенесено на изучение других нейробиологических расстройств”, – заключили исследователи.

Copyright © 2022 Cami Rosso Все права защищены.

Поделиться с друзьями
Леонид Прохоров

Леонид Прохоров

Здравствуйте! Меня зовут Леонид Прохоров. Я закончил Кубанский государственный университет в 2000 году. И вот уже больше 20 лет я успешно помогаю людям решить свои проблемы в отношениях. Работаю частным психологом, издаю статьи в некоторых известных журналах по психологии, так же обучаю молодых психологов. В этом блоге постараюсь максимально раскрыть и помочь вам решить проблемы с вашей второй половинкой, друзьями и родственниками. Я намерен развеять миф о том, что любовь живет всего 2 года. Хотите узнать как? В своих статьях я Вам докажу, что любые проблемы в отношениях можно решить и это под силу именно Вам!

Диплом Прохоров Леонид

Повышение квалификации Прохоров

Сертификат Прохоров

Читайте мои статьи:

Оцените автора
PsychoSpace.ru
Добавить комментарий