Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
Τεχνολογία

Βιοτράπεζα: Πώς ανακατασκευάζεται εγκέφαλος σε 3D;

Βιοτράπεζα: Πώς ανακατασκευάζεται εγκέφαλος σε 3D;

Βιοτράπεζα: Η μέτρηση του όγκου των διαφορετικών περιοχών του εγκεφάλου είναι ένας σημαντικός τρόπος για να κατανοήσουμε τη γήρανση και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες.



Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια σειρά δωρεάν εργαλείων για την ανάλυση τεράστιων ποσοτήτων φωτογραφιών ανατομής εγκεφάλου σε τράπεζες εγκεφάλου σε όλο τον κόσμο για να βελτιώσουν την κατανόηση των νευροεκφυλιστικών ασθενειών.


Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε σήμερα ως Reviewed Preprint στο eLife, περιγράφεται από τους εκδότες ως ένα πολύτιμο εργαλείο ανοιχτού κώδικα για ερευνητές στον τομέα της νευροπαθολογίας και της νευροαπεικόνισης, που υποστηρίζεται από πειστικά στοιχεία από πειράματα που χρησιμοποιούν τόσο πραγματικά όσο και συνθετικά δεδομένα.

Η μέτρηση του όγκου των διαφορετικών περιοχών του εγκεφάλου είναι ένας σημαντικός τρόπος για να κατανοήσουμε τη γήρανση και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες και συνήθως πραγματοποιείται είτε με τη χρήση μαγνητικής τομογραφίας (MRI) σε ανθρώπους όσο είναι ζωντανοί είτε με τη μελέτη τμημάτων εγκεφαλικού ιστού που δωρίζονται σε τράπεζες εγκεφάλου. μετά θάνατον.

Η δυνατότητα σύνδεσης των αποτελεσμάτων της μικροσκοπικής ανάλυσης ιστού με μεγάλης κλίμακας μακροσκοπικά δεδομένα από μαγνητικές τομογραφίες είναι ανεκτίμητη, αλλά οι σαρώσεις μαγνητικής τομογραφίας λαμβάνονται συνήθως από ασθενείς πολλά χρόνια πριν πεθάνουν, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη σύνδεση αυτού που φαίνεται στη σάρωση με αυτό που φαίνεται αργότερα στο μικροσκόπιο.

Μια εναλλακτική λύση είναι η λήψη μαγνητικής τομογραφίας εγκεφάλου μετά τη νεκροψία και πριν από τη λήψη τομών ιστού για μικροσκοπική ανάλυση. Ωστόσο, λίγα κέντρα βιοτραπεζών διαθέτουν τον εξοπλισμό ή την τεχνογνωσία για να το κάνουν αυτό. Αντίθετα, ποσοτικές μετρήσεις όπως το πάχος του φλοιού και η ατροφία συγκεκριμένων περιοχών εκτιμώνται συχνά ποιοτικά από ερευνητές που εξετάζουν φέτες εγκεφάλου.

Ο Harshvardhan και οι συνεργάτες του έχουν αναπτύξει μια σειρά υπολογιστικών εργαλείων που θα επιτρέψουν σε άλλους ερευνητές να χρησιμοποιήσουν αυτές τις φωτογραφίες ανατομής για να ανακατασκευάσουν μια τρισδιάστατη εικόνα του εγκεφάλου.

Η σουίτα είναι δωρεάν διαθέσιμη και έχει τρεις ενότητες:

  • Η πρώτη διορθώνει για διαφορετικές προοπτικές και μεγέθη pixel στις αρχικές εικόνες
  • μετά η δεύτερη δημιουργεί μια τρισδιάστατη ανακατασκευή του εγκεφάλου από τις φωτογραφίες, χρησιμοποιώντας μια τρισδιάστατη σάρωση επιφάνειας εγκεφάλου ή γενικό άτλαντα εγκεφάλου ως σημείο αναφοράς
  • τέλος, η τρίτη ενότητα στη συνέχεια χωρίζει την ανακατασκευή του εγκεφάλου σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου—όπως ο ιππόκαμπος, ο θάλαμος και ο φλοιός.

Η δομή και οι όγκοι αυτών των περιοχών μπορούν στη συνέχεια να συγκριθούν με άλλες μαγνητικές τομογραφίες και να χρησιμοποιηθούν μαζί με τα μικροσκοπικά δεδομένα για να μάθουν περισσότερα σχετικά με τις αλλαγές που συμβαίνουν στη νευροεκφυλιστική νόσο.

Για να αξιολογήσει την ακρίβεια των εργαλείων, η ομάδα πραγματοποίησε τρία βήματα επικύρωσης. Πρώτον, χρησιμοποίησαν το εργαλείο τους για να αναλύσουν φωτογραφίες ανατομής από 21 επιβεβαιωμένες περιπτώσεις νόσου Αλτσχάιμερ μετά τη θανάτωση και 12 εγκεφάλους ελέγχου που ταιριάζουν με την ηλικία. Αυτό έδειξε ότι το μοντέλο κατέγραψε γνωστά μοτίβα της νόσου του Αλτσχάιμερ, όπως η συρρίκνωση (ατροφία) στον ιππόκαμπο και η διεύρυνση της εγκεφαλικής κοιλίας.

Στη συνέχεια, συνέκριναν την ακρίβεια του νέου εργαλείου με την τρέχουσα μέθοδο ανάλυσης χρυσού προτύπου, η οποία χρησιμοποιεί μια διαφορετική τεχνική για το βήμα τμηματοποίησης. Αυτό έδειξε ότι το νέο εργαλείο ξεπέρασε την παλαιότερη έκδοση με πολλούς τρόπους: για παράδειγμα, ήταν πιο αποτελεσματικό στη συμπλήρωση πληροφοριών που λείπουν μεταξύ των τμημάτων του εγκεφάλου.

Τέλος, η ομάδα αξιολόγησε πόσο ισχυροί είναι οι αλγόριθμοι στην ανακατασκευή του εγκεφάλου σε ένα μεγάλο, μεταβλητό σύνολο δεδομένων που προσομοιώθηκαν από μαγνητικές τομογραφίες από άλλους 500 συμμετέχοντες. Αυτό έδειξε ότι η μέθοδος ήταν αρκετά ισχυρή ακόμη και όταν υπήρχε μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των εικόνων τομής εγκεφάλου, αλλά έδειξε επίσης ότι η συνέπεια στο πάχος των τμημάτων του εγκεφάλου είναι σημαντική για την ακρίβεια.

 

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:

Γενετικά καθορισμένοι νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους ρυθμίζουν τους ήχους

Νέος θεραπευτικός στόχος για σπάνιο τύπο παιδικής επιληψίας

Η Τεχνητή νοημοσύνη παίρνει τα ηνία στην απεικόνιση σε βάθος ιστού

Συγκέντρωση: Η επιστημονική μέθοδος για να την ενισχύσετε

svg%3E svg%3E
svg%3E
Αφιέρωμα στον Διαβήτη healthwebgr svg%3E
Περισσότερα

Νέα μέθοδος ανάπτυξης αιμοφόρων αγγείων σε εργαστηριακά οργανοειδή 

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα καινοτόμο πρωτόκολλο που περιλαμβάνει τη χρήση βιοϋλικών, κυτταρικών παραγόντων και μοριακών σηματοδοτών για την προώθηση της αγγειογένεσης σε τρισδιάστατα οργανοειδή.

Τεχνητή νοημοσύνη: Μπορεί να βοηθήσει στην ανίχνευση εγκεφαλικών όγκων;

Τεχνητή νοημοσύνη: Οι ακτινολόγοι βρίσκονται μπροστά σε μια σημαντική επανάσταση στον τομέα της ιατρικής απεικόνισης, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη αναμένεται να παίξει καθοριστικό ρόλο στην ανίχνευση εγκεφαλικών όγκων.

Νευρωνική διεπαφή: Πρόσβαση στον εγκέφαλο χωρίς επεμβατική χειρουργική

Νευρωνική διεπαφή: Οι τελευταίες εξελίξεις στην ιατρική τεχνολογία οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας νέας ελάχιστα επεμβατικής νευρωνικής διεπαφής που υπόσχεται να αλλάξει δραστικά τον τρόπο αλληλεπίδρασης με τον εγκέφαλο.

Η τεχνική που επαναπροσδιορίζει τη µεταµόσχευση οργάνων 

Ένα από τα πιο υποσχόμενα πεδία έρευνας είναι η βιολογία των βλαστοκυττάρων. Τα βλαστοκύτταρα έχουν την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε πολλούς τύπους κυττάρων και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγέννηση κατεστραμμένων οργάνων ή ιστών.

Νέο σύστημα φακών για ενδοσκόπια επιτρέπει στους γιατρούς να δουν μέσα στο σώμα όπως ποτέ άλλοτε

Ενδοσκόπιο: Έχει σχεδιαστεί ένα νέο είδος συστήματος φακών για την άκρη ενός ενδοσκοπίου, το οποίο θα μπορούσε να επιτρέψει στους γιατρούς να βλέπουν και να θεραπεύουν περιοχές βαθιά μέσα στο σώμα.

Ρομποτική χειρουργική: Ο νέος τρόπος αντιμετώπισης της πρόπτωσης μήτρας

Ρομποτική χειρουργική: Η πρόπτωση της μήτρας, όπου η μήτρα υποχωρεί από τη φυσική της θέση και κατέρχεται στον κόλπο, είναι μια συχνή κατάσταση που επηρεάζει πολλές γυναίκες, ειδικά εκείνες που έχουν υποβληθεί σε τοκετούς.

Τεχνητή νοημοσύνη: Ο νέος σύμμαχος στην ανίχνευση καρκινικών όγκων εγκεφάλου

Τεχνητή νοημοσύνη: Ένα επαναστατικό μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης έχει αναπτυχθεί για τον εντοπισμό καρκινικών όγκων στον εγκέφαλο με απίστευτη ταχύτητα και ακρίβεια.

Close Icon