Η νέα έρευνα με την βοήθεια της Τεχνητής Νοημοσύνης χαρτογραφεί τον ανθρώπινο εγκέφαλο και αποκαλύπτει μικρές υποπεριοχές σημαντικές για νευροεκφυλιστικές νόσους.
Ένα σημαντικό βήμα στην χαρτογράφηση του ανθρώπινου εγκεφάλου πέτυχαν οι επιστήμονες με τη βοήθεια της Τεχνητής Νοημοσύνης. Πρόκειται για τον NextBrain Atlas, έναν από τους πιο αναλυτικούς άτλαντες του ανθρώπινου εγκεφάλου μέχρι σήμερα.
Η δημιουργία του βασίστηκε σε εξελιγμένους αλγόριθμους Τεχνητής Νοημοσύνης, που ανέλυσαν τεράστια εγκεφαλικά δεδομένα για να χαρτογραφήσουν 333 περιοχές και υποπεριοχές που μέχρι σήμερα ήταν δύσκολο να μελετηθούν.
Αντί για μεγάλες δομές, τώρα μπορούμε να βλέπουμε πολύ μικρές υποπεριοχές, που είναι σημαντικές κυρίως σε ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον, εξηγεί στο oloygeia.gr ο Δημήτρης Γεωργίου, Μηχανικός Μηχανικής Μάθησης, Υποψήφιος Διδάκτορας Βιοπληροφορικής στο Ιόνιο Πανεπιστήμιο.
Σημειώνει ότι αυτό μπορεί να βοηθήσει τη διάγνωση νωρίτερα και να δώσει καλύτερα εργαλεία στους γιατρούς και τους ερευνητές. «Όμως δεν πρόκειται για «θαύμα» ούτε για ολοκληρωμένη τεχνολογία, είναι ένα σημαντικό βήμα που χρειάζεται ακόμα έρευνα, υποδομές και χρόνο για να γίνει καθημερινό εργαλείο στην ιατρική».
Φως στις νευροεκφυλιστικές νόσους
Ο νέος άτλαντας χαρτογραφεί 333 εγκεφαλικές περιοχές και υποπεριοχές, πολλές από τις οποίες ήταν μέχρι σήμερα πρακτικά αόρατες στην κλινική πράξη. Ο επικεφαλής της έρευνας, Dr. Juan Eugenio Iglesias (UCL, Harvard), περιέγραψε την κατάσταση ως ένα παζλ όπου μέχρι τώρα είχαμε μόνο τα μεγάλα κομμάτια. Ο NextBrain προσθέτει τα μικρά, κρίσιμα κομμάτια που επιτρέπουν να σχηματιστεί πληρέστερη εικόνα.
«Η τεχνολογική διαδικασία πίσω από τον NextBrain Atlas είναι εντυπωσιακή. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πέντε ανθρώπινους εγκεφάλους μετά θάνατον, τους οποίους κατέτμησαν σε χιλιάδες λεπτές τομές. Οι τομές αυτές αναλύθηκαν ιστολογικά και στη συνέχεια ανασυντέθηκαν ψηφιακά σε τρισδιάστατα μοντέλα. Η τεχνητή νοημοσύνη λειτούργησε ως επιταχυντής: χωρίς αυτήν, το έργο θα απαιτούσε δεκαετίες, ενώ ολοκληρώθηκε σε περίπου έξι χρόνια», τονίζει ο κ. Γεωργίου.
Το κρίσιμο στοιχείο είναι ότι «για πρώτη φορά μπορούμε να συνδέσουμε την ιστολογική λεπτομέρεια με μαγνητικές τομογραφίες ζωντανών ανθρώπων, κάτι που μέχρι σήμερα γινόταν μόνο μετά θάνατον. Αυτό σημαίνει ότι πλέον μπορούμε να παρακολουθούμε τη δυναμική της ζωής: την ανάπτυξη, τη γήρανση και την εξέλιξη των νευροεκφυλιστικών νόσων με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια».
Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ο ιππόκαμπος, το κέντρο μνήμης και μάθησης, ο οποίος μέχρι σήμερα θεωρούνταν ενιαία δομή. Ο NextBrain Atlas επιτρέπει να γίνουν ορατές οι πολλές υποπεριοχές του, οι οποίες επηρεάζονται διαφορετικά σε νόσους όπως το Alzheimer. Αυτό ανοίγει το δρόμο για πιο έγκαιρη διάγνωση και στοχευμένες παρεμβάσεις.
Η έρευνα συνεχίζεται
Παράλληλα, άλλοι άτλαντες εμφανίστηκαν την ίδια περίοδο. Ο BraDiPho ή «A 3D Atlas of Brain Connections», από ερευνητική ομάδα του Università di Trento στην Ιταλία, χαρτογραφεί τις συνδέσεις της λευκής ουσίας και τις οδούς επικοινωνίας μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου. Η κατανόηση αυτών των οδών έχει σημασία για νευρολογικές και ψυχικές διαταραχές που σχετίζονται με τη συνδεσιμότητα.
Ένας τρίτος άτλαντας, Brainstem, επικεντρώνεται στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο και καταγράφει κυτταρικό επίπεδο από την εμβρυϊκή ζωή. Η γνώση αυτή προσφέρει προοπτικές για μελλοντικές θεραπείες, όπως η εργαστηριακή δημιουργία νευρώνων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε νόσους όπως η Πάρκινσον.
Ο NextBrain Atlas είναι δημόσια διαθέσιμος, επιτρέποντας σε ερευνητικές ομάδες ανά τον κόσμο να τον αξιοποιήσουν και να επιταχύνουν την έρευνα. Σημειώνεται ότι τα δεδομένα προέρχονται από περιορισμένο αριθμό εγκεφάλων, η βέλτιστη ανάλυση απαιτεί υψηλής ποιότητας MRI και η κλινική εφαρμογή δεν είναι ακόμα καθημερινή πρακτική. Με το θέμα ασχολούνται και ερευνητικές ομάδες από το ΕΚΠΑ και το ΑΠΘ, ενώ και Έλληνες ερευνητές στο εξωτερικό συνεργάζονται με κέντρα αιχμής που αναπτύσσουν άτλαντες εγκεφάλου.
«Το συμπέρασμα είναι αισιόδοξο αλλά μετρημένο. Ο NextBrain Atlas δεν λύνει κάθε μυστήριο του εγκεφάλου, αλλά δημιουργεί έναν πολύ καλύτερο χάρτη, που βοηθάει την ιατρική και την επιστήμη να προχωρήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια και λιγότερα λάθη», καταλήγει ο κ. Γεωργίου.