Oamenii de ştiinţă reuşesc să avanseze cercetarea pentru Alzheimer şi alte boli neurodegenerative prin creearea unui etalon de măsurare a atrofiei creierului cu o sensibilitate extrem de mare.
Oamenii de ştiinţă de la CSIRO, agenţia ştiinţifică naţională a Australiei, în parteneriat cu universitatea de tehnologie Queensland, au folosit inteligenţa artificială (IA) pentru a dezvolta primul etalon mondial pentru măsurarea atrofiei (subţierii) creierului în bolile neurodegenerative, inclusiv pentru maladia Alzheimer.
Boala Alzheimer este cea mai comună formă de demenţă, reprezentând 60% până la 80% din cazuri. O modalitate de a măsura progresul său este prin intermediul imaginilor RMN care arată subţierea corticală. Totuşi, această metodă poate fi o provocare, deoarece modificările în grosimea cortexului creierului sunt extrem de mici, adesea în intervalul submilimetrilor.
Tehnicile avansate de învăţare automată sunt utilizate în mod obişnuit în cercetarea asupra creierului pentru a evalua modificările grosimii corticale.
Până acum, lipsa unui set de „adevăruri de bază” precis din punct de vedere clinic a însemnat imposibilitatea detectării nivelurilor mici de atrofie la un nivel rdicat de sensiblitate.
Înainte de această descoperire, singura modalitate de a obţine o măsură reală a grosimii corticale a fost prin studierea creierului post-mortem. Chiar şi aşa, creierul începe să se micşoreze imediat după moarte, putând rezulta citiri inexacte.
Atrofia corticală - subţierea cortexului creierului - poate începe cu până la zece ani înainte de apariţia simptomelor clinice ale Alzheimer, spune Filip Rusak, cercetător la Centrul de Cercetare e-Health al CSIRO.
„Sunt necesare metode extrem de precise pentru a observa aceste semne în imaginile creierului atunci când încep să apară, astfel încât să poată fi abordate mai devreme şi numai târziu”, a spus dr. Rusak.
Folosind algoritmi de învăţare automată, cercetătorii au reuşit să producă un set de imagini RMN artificiale ale creierului cu semne predefinite de neurodegenerare în regiunea cortexului, stratul exterior al creierului cel mai afectat de Alzheimer.
„Înainte de aceste reuşite, nu exista nicio modalitate de a determina în mod concludent sensibilitatea diferitelor metode utilizate pentru a măsura grosimea corticalei la pacienţii cu Alzheimer”, a spus el.
Această nouă tehnică permite cercetătorilor să stabilească cantitatea şi locul exact al degenerării creierului pe care doresc să o compare, astfel încât să poată obţine o imagine clară asupra celei mai bune metode de cuantificare a grosimii corticale.
Tehnica poate testa sensibilitatea metodelor la un nivel mic, şi poate determina dacă o metodă detectează modificări ale grosimii de doar 0,01 milimetri.
Rezultatele cercetării au fost publicate în Medical Image Analysis, iar cercetarea a avut deja un impact internaţional.
Michael Rebsamen de la universitatea din Berna, Elveţia, a spus că există dovezi puternice că DL+DiReCT - o metodă bazată pe învăţarea profundă pentru măsurarea grosimii corticale - este robustă şi sensibilă la modificări subtile ale atrofiei.
„Până acum, din cauza lipsei unui RMN de referinţă, nu am putut cuantifica ce nivel de atrofie poate fi măsurat cu adevărat”, a spus dr. Rebsamen. „Etalonul de referinţă inovator de la CSIRO închide acest decalaj şi marchează o piatră de hotar importantă pentru evaluarea metodelor de grosimi corticale”.
Tehnica poate fi aplicată cercetării în orice boală a creierului care implică neurodegenerare, reprezentând un pas semnificativ înainte pentru o mai bună înţelegere a demenţei şi a altor boli debilitante ale creierului. Aplicaţia, poate fi, de asemenea, utilizată pentru a prezice nivelul de degenerescenţă corticală la care o persoană se poate aştepta în timp.
Dr. Rusak a spus că toată această tehnologie a fost dezvoltată prin utilizarea obişnuită a imaginilor RMN.
„Descoperirile vor ajuta cercetătorii să aleagă instrumentele potrivite pentru a creşte şansele de a evalua cu precizie progresia bolii”, a spus dr. Rusak.
Imaginile setului artificial de date artificial au fost făcute public, astfel încât clinicienii şi oamenii de ştiinţă să le poată utiliza pentru a efectua propriile evaluări în privinţa metodelor de cuantificare a grosimii corticale.
(Foto: Cercetătorii CSIRO folosesc algoritmi de învăţare automată pentru a avansa cercetarea în Alzheimer. Credit: CSIRO)
