Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
Τεχνολογία

Τεχνολογία: Οι ερευνητές δημιουργούν τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα υπολογιστών εγκεφαλικών κυττάρων

Τεχνολογία: Οι ερευνητές δημιουργούν τα πιο ρεαλιστικά μοντέλα υπολογιστών εγκεφαλικών κυττάρων

Τεχνολογία: Τα μοντέλα είναι τα πρώτα που συνδυάζουν σύνολα δεδομένων από διαφορετικούς τύπους εργαστηριακών πειραμάτων για να παρουσιάσουν μια πλήρη εικόνα της ηλεκτρικής, γενετικής και βιολογικής δραστηριότητας μεμονωμένων νευρώνων.

Οι ερευνητές του Cedars-Sinai έχουν δημιουργήσει τα πιο βιορεαλιστικά και πολύπλοκα υπολογιστικά μοντέλα μεμονωμένων εγκεφαλικών κυττάρων, σε απαράμιλλη ποσότητα. Η έρευνά τους, που δημοσιεύτηκε σήμερα στο επιστημονικό περιοδικό Cell Reports, περιγράφει λεπτομερώς πώς αυτά τα μοντέλα θα μπορούσαν μια μέρα να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με νευρολογικές διαταραχές, ακόμα και την ανθρώπινη διάνοια, που δεν είναι δυνατό να εξερευνηθούν μέσω βιολογικών πειραμάτων.

Υπολογιστικά μοντέλα εγκεφαλικών κυττάρων

“Αυτά τα μοντέλα καταγράφουν το σχήμα, το χρόνο και την ταχύτητα των ηλεκτρικών σημάτων που εκπέμπουν οι νευρώνες για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους, κάτι που θεωρείται η βάση της εγκεφαλικής λειτουργίας”, δήλωσε ο Κώστας Αναστασίου, Ph.D., ερευνητής στο Τμήμα Νευροχειρουργικής στο Cedars-Sinai, και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. “Αυτό μας επιτρέπει να αναπαράγουμε την εγκεφαλική δραστηριότητα σε επίπεδο μονοκυττάρου”. Τα μοντέλα είναι τα πρώτα που συνδυάζουν σύνολα δεδομένων από διαφορετικούς τύπους εργαστηριακών πειραμάτων για να παρουσιάσουν μια πλήρη εικόνα της ηλεκτρικής, γενετικής και βιολογικής δραστηριότητας μεμονωμένων νευρώνων. Τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δοκιμή θεωριών που θα απαιτούσαν δεκάδες πειράματα για να εξεταστούν στο εργαστήριο, είπε ο Αναστασίου.

“Φανταστείτε ότι θέλετε να διερευνήσετε πώς 50 διαφορετικά γονίδια επηρεάζουν τις βιολογικές διαδικασίες ενός κυττάρου”, είπε ο Αναστασίου. “Θα χρειαστεί να δημιουργήσετε ένα ξεχωριστό πείραμα για να “αποκλείσετε” κάθε γονίδιο και να δείτε τι συμβαίνει. Με τα υπολογιστικά μας μοντέλα, θα είμαστε σε θέση να αλλάξουμε τις συνταγές αυτών των δεικτών γονιδίων για όσα γονίδια θέλουμε και να προβλέψουμε τι θα συμβεί”. Ένα άλλο πλεονέκτημα των μοντέλων είναι ότι επιτρέπουν στους ερευνητές να ελέγχουν πλήρως τις πειραματικές συνθήκες. Αυτό ανοίγει τη δυνατότητα να διαπιστωθεί ότι μια παράμετρος, όπως μια πρωτεΐνη που εκφράζεται από έναν νευρώνα, προκαλεί μια αλλαγή στο κύτταρο ή μια κατάσταση ασθένειας, όπως οι επιληπτικές κρίσεις, είπε ο Αναστασίου.

Στο εργαστήριο, οι ερευνητές μπορούν συχνά να δείξουν μια συσχέτιση, αλλά είναι δύσκολο να αποδειχθεί η αιτία. “Στα εργαστηριακά πειράματα, ο ερευνητής δεν ελέγχει τα πάντα”, είπε ο Αναστασίου. “Η βιολογία ελέγχει πολλά. Αλλά σε μια υπολογιστική προσομοίωση, όλες οι παράμετροι είναι υπό τον έλεγχο του δημιουργού. Σε ένα μοντέλο, μπορώ να αλλάξω μια παράμετρο και να δω πώς επηρεάζει μια άλλη, κάτι που είναι πολύ δύσκολο να γίνει σε ένα βιολογικό πείραμα”.

Για να δημιουργήσουν τα μοντέλα τους, ο Αναστασίου και η ομάδα του από το Anastassiou Lab, μέλη των Τμημάτων Νευρολογίας και Νευροχειρουργικής, του Board of Governors Regenerative Medicine Institute και του Center for Neural Science and Medicine στο Cedars-Sinai, χρησιμοποίησαν δύο διαφορετικά σύνολα δεδομένων για ο πρωτεύων οπτικός φλοιός του ποντικιού, η περιοχή του εγκεφάλου που επεξεργάζεται τις πληροφορίες που προέρχονται από τα μάτια. Το πρώτο σύνολο δεδομένων παρουσίασε πλήρεις γενετικές εικόνες δεκάδων χιλιάδων μεμονωμένων κυττάρων. Το δεύτερο συνέδεσε τις ηλεκτρικές αποκρίσεις και τα φυσικά χαρακτηριστικά 230 κυττάρων από την ίδια περιοχή του εγκεφάλου.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μηχανική μάθηση για να ενοποιήσουν αυτά τα δύο σύνολα δεδομένων και να δημιουργήσουν βιορεαλιστικά μοντέλα 9.200 μεμονωμένων νευρώνων και την ηλεκτρική τους δραστηριότητα. “Αυτή η εργασία αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης”, δήλωσε ο Keith L. Black, MD, πρόεδρος του Τμήματος Νευροχειρουργικής και της Έδρας Ruth and Lawrence Harvey στη Νευροεπιστήμη στο Cedars-Sinai. “Δίνει επίσης στους ερευνητές τη δυνατότητα να αναζητήσουν σχέσεις εντός και μεταξύ των τύπων κυττάρων και να αποκτήσουν μια βαθύτερη κατανόηση της λειτουργίας των τύπων κυττάρων στον εγκέφαλο”.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube

Διαβάστε Eπίσης:

Τι είναι η ομοιοπαθητική και πόσο βοηθάει στην καλή λειτουργία της υγείας;

Πώς χρησιμοποιείται η τεχνητή νοημοσύνη για να βοηθήσει τους τυφλούς μαθητές να "οπτικοποιήσουν" γραφήματα

Πώς η 3D τεχνολογία μπορεί να βελτιώσει τον τρόπο που γίνεται η λαπαροσκόπηση

Πρωτοποριακή επέμβαση αποκαθιστά την όραση σε τυφλούς

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

3D κυτταρικό μοντέλο: Μια νέα προσέγγιση στη θεραπεία τραυματισμών χειλιών

3D κυτταρικό μοντέλο: Οι ερευνητές έχουν σημειώσει μια σημαντική πρόοδο στην αναγεννητική ιατρική, δημιουργώντας το πρώτο τρισδιάστατο κυτταρικό μοντέλο στον κόσμο που έχει σχεδιαστεί ειδικά για τη μελέτη τραυματισμών στα χείλη.

Υγειονομική περίθαλψη: Πώς το AI δημιουργεί ένα νέο ψηφιακό χάσμα υγείας

Υγειονομική περίθαλψη: Καθώς βρισκόμαστε στο κατώφλι μιας επανάστασης στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης, είναι κρίσιμο να εξετάσουμε τις βαθιές κοινωνικές επιπτώσεις που συνεπάγεται.

Καρκίνος του Μαστού: Νέες γνώσεις από την κυτταρική ανάλυση

Καρκίνος του Μαστού: Η πρόσφατη έρευνα προσφέρει μια σημαντική κατανόηση των διάφορων τύπων κυττάρων του μαστού και της σχέσης τους με την ανάπτυξη και εξάπλωση του καρκίνου του μαστού.

Μετρητές γλυκόζης: Μια νέα τάση για την προσωπική ευεξία;

Μετρητές γλυκόζης: Καθώς οι τομείς της ευεξίας και της τεχνολογίας υγείας εξελίσσονται, οι μετρητές γλυκόζης προσελκύουν το ενδιαφέρον ως ενδεχόμενο νέο αξεσουάρ για όσους ενδιαφέρονται για την προσωπική τους υγεία.

Υπέρηχος: Νέα ελπίδα για γρήγορη διάγνωση εγκεφαλικών τραυματισμών

Υπέρηχος: Η τεχνολογία του υπερήχου, γνωστή για τη χρήση της στη διάγνωση διαφόρων ιατρικών καταστάσεων, αποδεικνύεται ολοένα και πιο χρήσιμη και ως εργαλείο αναζήτησης και διάσωσης, ιδίως σε περιπτώσεις εγκεφαλικών τραυματισμών.

Καρκίνος του προστάτη: Πώς η τεχνητή νοημοσύνη βελτιώνει τη διάγνωση του;

Καρκίνος του προστάτη: Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης στον ιατρικό τομέα έχει επαναστατήσει διάφορες διαγνωστικές διαδικασίες, με μία από τις πιο υποσχόμενες εφαρμογές της να είναι η μέτρηση και ανάλυση των βλαβών του καρκίνου του προστάτη.

Διαγνωστική επανάσταση: Ανίχνευση σηψαιμίας σε νεογέννητα με τεχνητή νοημοσύνη

Διαγνωστική επανάσταση: Νέα ερευνητικά δεδομένα έχουν οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός καινοτόμου εργαλείου που μπορεί να προβλέψει τη σηψαιμία σε νεογέννητα που φαίνονται υγιή.

Close Icon