Gdy zag\u0142\u0119biamy si\u0119 w g\u0142\u0119biny ludzkiego umys\u0142u, pie\u0144 m\u00f3zgu jest centralnym punktem bada\u0144. Ten wa\u017cny o\u015brodek kontroluje wiele podstawowych funkcji naszego cia\u0142a, od snu i \u015bwiadomo\u015bci po oddychanie i t\u0119tno. Jednak wyra\u017ana wizualizacja by\u0142a wyzwaniem ze wzgl\u0119du na skomplikowane wi\u0105zki w\u0142\u00f3kien istoty bia\u0142ej, kt\u00f3re nap\u0119dzaj\u0105 te operacje. Tradycyjne systemy obrazowania mia\u0142y trudno\u015bci z zapewnieniem szczeg\u00f3\u0142owej wizualizacji tych w\u0142\u00f3kien, utrzymuj\u0105c klinicyst\u00f3w i badaczy w niewiedzy na temat tego, jak te obszary zmieniaj\u0105 reakcj\u0119 na uraz lub chorob\u0119.<\/p>\n
W ramach wsp\u00f3\u0142pracy naukowcy z MIT, Uniwersytetu Harvarda i Massachusetts General Hospital poczynili prze\u0142omowe post\u0119py. Opracowali oni innowacyjne narz\u0119dzie oparte na sztucznej inteligencji o nazwie BrainStem Bundle Tool (BSBT), aby rzuci\u0107 nieco \u015bwiat\u0142a na ten niezbadany region m\u00f3zgu. Ich odkrycia zosta\u0142y opublikowane w czasopi\u015bmie Proceedings of the National Academy of Sciences<\/em>, a narz\u0119dzie jest teraz publicznie dost\u0119pne na stronie GitHub<\/a>.<\/p>\n BSBT narodzi\u0142o si\u0119 z bada\u0144 doktoranckich Marka Olchanyi, absolwenta MIT, kt\u00f3ry przewodzi\u0142 badaniu. Dostrzeg\u0142 on potrzeb\u0119 zrozumienia organizacji istoty bia\u0142ej u ludzi i tego, jak pogarsza si\u0119 ona w przypadku niekt\u00f3rych zaburze\u0144. Olchanyi i jego zesp\u00f3\u0142 wykorzystali dyfuzyjny rezonans magnetyczny, specjalistyczn\u0105 metod\u0119 obrazowania, kt\u00f3ra \u015bledzi ruch wody w istocie bia\u0142ej m\u00f3zgu, ujawniaj\u0105c w ten spos\u00f3b struktur\u0119 \u015bcie\u017cek neuronowych. <\/p>\n Jednak obrazowanie pnia m\u00f3zgu stanowi\u0142o powa\u017cne wyzwanie ze wzgl\u0119du na jego niewielki rozmiar i blisko\u015b\u0107 pulsuj\u0105cych p\u0142yn\u00f3w i poruszaj\u0105cych si\u0119 narz\u0105d\u00f3w. W tym miejscu wkracza model sztucznej inteligencji. Wykorzystuje on splotow\u0105 sie\u0107 neuronow\u0105 do analizy dyfuzyjnych skan\u00f3w MRI, tworz\u0105c probabilistyczn\u0105 map\u0119 \u015bcie\u017cek w\u0142\u00f3kien, kt\u00f3re schodz\u0105 do pnia m\u00f3zgu. Nast\u0119pnie zag\u0142\u0119bia si\u0119 g\u0142\u0119biej, aby zidentyfikowa\u0107 osiem okre\u015blonych wi\u0105zek istoty bia\u0142ej w pniu m\u00f3zgu.<\/p>\n Aby BSBT sta\u0142 si\u0119 niezawodnym narz\u0119dziem, musia\u0142 zosta\u0107 poddany rygorystycznym testom i walidacji. Olchanyi wytrenowa\u0142 system przy u\u017cyciu 30 adnotowanych dyfuzyjnych skan\u00f3w MRI z Human Connectome Project. Dok\u0142adno\u015b\u0107 narz\u0119dzia zosta\u0142a nast\u0119pnie zweryfikowana krzy\u017cowo poprzez por\u00f3wnanie jego wynik\u00f3w z danymi z po\u015bmiertnych sekcji m\u00f3zgu i skan\u00f3w o ultrawysokiej rozdzielczo\u015bci. Niezawodno\u015b\u0107 BSBT zosta\u0142a potwierdzona, gdy uda\u0142o si\u0119 zidentyfikowa\u0107 te same wi\u0105zki w powtarzanych skanach tych samych os\u00f3b. <\/p>\n Po walidacji system zosta\u0142 wykorzystany do analizy skan\u00f3w od pacjent\u00f3w z r\u00f3\u017cnymi schorzeniami neurologicznymi, w tym chorob\u0105 Alzheimera, chorob\u0105 Parkinsona, stwardnieniem rozsianym (SM) i urazowym uszkodzeniem m\u00f3zgu (TBI). Narz\u0119dzie okaza\u0142o si\u0119 skuteczne, rozr\u00f3\u017cniaj\u0105c pacjent\u00f3w i zdrowe grupy kontrolne lepiej ni\u017c inne metody, co wskazuje na jego potencjalne zastosowanie jako pomocy diagnostycznej.<\/p>\n Jeden z niezwyk\u0142ych przypadk\u00f3w testowych dotyczy\u0142 29-letniego m\u0119\u017cczyzny, kt\u00f3ry dozna\u0142 powa\u017cnego urazu m\u00f3zgu (TBI) i pozostawa\u0142 w \u015bpi\u0105czce przez siedem miesi\u0119cy. Narz\u0119dzie pomog\u0142o w obrazowaniu jego wi\u0105zek pnia m\u00f3zgu, kt\u00f3re na szcz\u0119\u015bcie nie zosta\u0142y przeci\u0119te pomimo przemieszczenia. Z biegiem czasu BSBT \u015bledzi\u0142o zmniejszanie si\u0119 rozmiaru zmian na wi\u0105zkach i ich stopniowy powr\u00f3t do normalnych pozycji, odzwierciedlaj\u0105c powr\u00f3t pacjenta do zdrowia.<\/p>\n Pod kierunkiem profesora Emery'ego N. Browna, promotora pracy dyplomowej Olchanyi i wsp\u00f3\u0142autora badania, zwi\u0119kszyli nasze zrozumienie z\u0142o\u017conych funkcji m\u00f3zgu, uzyskuj\u0105c dost\u0119p do kluczowego obszaru pnia m\u00f3zgu. BSBT jest naprawd\u0119 prze\u0142omowe; stanowi znacz\u0105cy post\u0119p w badaniach neurobiologicznych i diagnostyce klinicznej. Jego dost\u0119pno\u015b\u0107 w modelu open-source toruje drog\u0119 do og\u00f3lno\u015bwiatowych bada\u0144 nad zdrowiem i chorobami m\u00f3zgu, czyni\u0105c badania pnia m\u00f3zgu bardziej dost\u0119pnymi i dog\u0142\u0119bnymi ni\u017c kiedykolwiek wcze\u015bniej.<\/p>\nNowy wymiar bada\u0144 nad pniem m\u00f3zgu<\/h5>\n
Testowanie narz\u0119dzia<\/h5>\n
Spojrzenie w przysz\u0142o\u015b\u0107 zdrowia m\u00f3zgu <\/h5>\n