ИИ исследует мозг

И. Иванов

Пространство, окружающее кровеносные сосуды головного мозга, необходимо для движения водных растворов, доставляющих питательные вещества в его ткани и удаляющих из них продукты распада. Поэтому изменения потока спинномозговой жидкости в этом пространстве, которые трудно измерить in vivo, напрямую связаны с нарушениями здоровья центральной нервной системы, в частности изменениями в мелких сосудах, инсультами, травмами, болезнью Альцгеймера и пр. Понимание физиологии болезней и их лечение напрямую зависят от точного определения скоростей потоков, давления и механических напряжений сдвига в жидкости. До сих пор это было невозможно.

Междисциплинарная команда инженеров-механиков, нейрофизиологов и компьютерщиков под началом профессора механической инженерии Университета Рочестера Дугласа Келли (Douglas Kelley) предложила новый метод определения скорости потоков спинномозговой жидкости, чтобы точно и локально определять ее параметры. Ученые измеряли поток в мозге мышей с помощью оптических методов, а к обработке результатов призвали искусственный интеллект.

Успех достигнут на основе предыдущих экспериментов. В них отслеживали инжектированные в поток мелкие частицы и по ним определяли поле его скоростей. На этих данных исследователи обучили алгоритм ИИ, который учитывает физические закономерности потока, описываемые уравнением Навье-Стокса. Тренировка ИИ на двух третях экспериментальных данных позволила получить близкое согласие его предсказаний с третью остальных. Так ИИ выявил детальную трехмерную картину течений на базе гораздо менее точных измерений.

Профессор Келли говорит, что физические параметры очень важны для прояснения нейропроцессов. Знания о трехмерных полях скорости, давлении, объемах протекающей жидкости необходимы, чтобы понять физиологический механизм, заставляющий жидкость течь внутри мозга. Это до сих пор загадка.

Исследователи надеются отследить изменения потока при болезни и старении. Они считают, что новый метод поможет развивать методы лечения заболеваний мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Разные разности
Игры делают нас людьми
Игры — важнейший инструмент становления человека. А какие игры — старомодные или современные цифровые — наиболее благотворно влияют на детей? Ученые психологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова решили поискать ответ на эт...
Пишут, что...
…помидоры и томатный сок могут избавлять от кишечных бактерий, таких как сальмонелла… …прогулка на природе улучшает процессы исполнительного контроля в мозге помимо преимуществ, связанных с физическими упражнениями… …женский половой гормон эстра...
Пингвины во сне
Все мы знаем, как важен сон. В этом смысле очень тяжело молодым мамам. Первый месяц-два, когда детеныша надо кормить каждые три часа, о ночном сне можно забыть. И это тяжело, женщины знают. А как животные с этим справляются? Например — птицы? Би...
Долгожители обязаны вирусам
Почему при прочих равных условиях одни доживают до ста лет, а другие — нет? Исследователи из Копенгагенского университета решили поискать ответ на этот вопрос в кишечнике долгожителей, а точнее — в том гигантском сообществе бактерий, которы...