人工智慧幫助顯示大腦液體的流動 新研究針對包括阿茲海默症在內的疾病

AI 全文翻譯 ScienceDaily  的報導

日期:2023年6月14日

來源:羅徹斯特大學

摘要:一種基於人工智慧的新技術用於測量大腦周圍血管的液體流動,可能對開發治療阿茲海默症等疾病具有重大意義。

包圍腦部血管的腦外血管空間運輸類似水的液體在大腦中流動,並幫助清除廢物。液體流動的改變與神經疾病有關,包括阿茲海默症、小血管疾病、中風和創傷性腦損傷,但在體內測量起來很困難。

由羅徹斯特大學副教授道格拉斯·凱利領導的機械工程師、神經科學家和計算機科學家的多學科團隊開發了新穎的人工智慧測速術,以準確計算大腦液體流動。研究結果在《美國國家科學院院刊》上發表。

凱利是羅徹斯特大學機械工程系的教職員工,他說:“在這項研究中,我們結合了一些來自動物模型內部的測量數據和一種新穎的人工智慧技術,使我們能夠有效地測量以前沒有人能夠測量的東西。”

這項工作建立在由研究合著者邁肯·內德加德領導的多年實驗基礎之上,他是羅徹斯特大學轉譯神經醫學中心的聯合主任。該團隊以前已經能夠對腦外血管空間中的液體流動進行二維研究,通過將微小顆粒注入液體中並測量其位置和速度來進行。但科學家們需要更複雜的測量方法來理解這個系統的完整複雜性,而探索這樣一個重要的液體系統是一個挑戰。

為了應對這一挑戰,該團隊與布朗大學的喬治·卡尼亞達基斯合作,利用人工智慧。他們將現有的二維數據與物理信息神經網絡相結合,創造了對該系統進行前所未有的高分辨率觀察。

凱利說:“這是一種揭示壓力、力量和三維流速的方法,比我們以前能夠做到的更準確。壓力很重要,因為目前沒有人確切知道是什麼機制驅動了大腦周圍所有這些流動。這是一個新的領域。”

科學家們在計算神經科學合作研究、國家衛生研究院腦計劃和陸軍研究辦公室多學科大學研究計劃的支持下進行了這項研究。

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