Новое исследование с использованием физически-информированного искусственного интеллекта позволило составить карту скорости работы системы очистки мозга, выявив двухскоростной процесс, который однажды может помочь диагностировать болезнь Альцгеймера и повреждения от сотрясения на ранней стадии.
Команда под руководством профессора Дугласа Келли из Университета Рочестера в сотрудничестве с Брауновским университетом и Копенгагенским университетом разработала собственные модели ИИ, которые извлекают скорости потока жидкости из стандартных МРТ-снимков. Глимфатическая система, впервые описанная в 2012 году нейробиологом Майкен Недергаард, во время глубокого сна циркулирует водоподобную жидкость, вымывая метаболические отходы, такие как бета-амилоидные белки, связанные с болезнью Альцгеймера. До сих пор измерить скорость этого потока без инвазивных процедур было практически невозможно. Стандартные микроскопы обеспечивают высокую детализацию, но только на крошечном участке ткани, в то время как традиционные МРТ не обладают достаточной чувствительностью для обнаружения таких медленных движений.
Исследователи обучили нейронные сети на видеозаписях МРТ распространения красителя через мозг крыс в течение времени. Физически-информированный ИИ успешно определил точные скорости жидкости и проницаемость тканей. Результаты, опубликованные в Science Advances, выявили двухскоростную структуру: жидкость движется со скоростью несколько микрон в секунду на внешних поверхностях мозга — «быстрый путь» — и примерно в 50 раз медленнее через глубокие ткани мозга. Это различие предполагает, что внешняя поверхность действует как скоростная магистраль для очистки, в то время как более глубокие области более ограничены плотной тканью. Старший автор профессор Келли отметил, что следующим шагом является адаптация программного обеспечения для клинических условий у людей для сравнения динамики жидкости у молодых, пожилых, здоровых и больных мозгов.
Почему это важно для вас? Нарушение глимфатического клиренса подозревается при болезни Альцгеймера, Паркинсона и черепно-мозговой травме. Возможность неинвазивно оценивать эту систему позволит врачам обнаруживать «плохое кровообращение мозга» на ранней стадии и вмешиваться с помощью изменений образа жизни или лечения. Та же технология может быть применена сразу после сотрясения, чтобы проверить, не нарушена ли внутренняя циркуляция жидкости, что потенциально может помочь в принятии решений о возвращении спортсменов к игре.
Что вы можете сделать? Хотя технология еще не доступна для людей, вы можете поддержать собственную глимфатическую функцию, уделяя приоритетное внимание глубокому сну. Старайтесь спать 7-9 часов каждую ночь, избегайте алкоголя перед сном (он нарушает глимфатическую активность) и рассмотрите возможность сна на боку, что, по данным исследований на животных, оптимизирует очистку от отходов.
Источник: Neuroscience News
Любопытно узнать о своем мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
