Новый метод измерения потока жидкости в кровеносных сосудах мозга, основанный на искусственном интеллекте, может иметь большое значение для разработки методов лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
Периваскулярные пространства, окружающие кровеносные сосуды головного мозга, переносят по мозгу жидкости, похожие на воду, и помогают удалять отходы. Изменения в потоке жидкости связаны с неврологическими заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера, заболевания мелких сосудов, инсульты и травматические повреждения мозга, но их трудно измерить в естественных условиях.
Междисциплинарная группа инженеров-механиков, неврологов и компьютерных ученых под руководством доцента Рочестерского университета Дугласа Келли разработала новые методы измерения с помощью ИИ-велосиметрии для точного расчета потока мозговой жидкости. Результаты описаны в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«В этом исследовании мы объединили некоторые измерения, проведенные внутри животных моделей, с новой техникой искусственного интеллекта, которая позволила нам эффективно измерить то, что никто никогда не мог измерить раньше», — говорит Келли, преподаватель факультета машиностроения Рочестера.
Работа основана на многолетних экспериментах, проводившихся под руководством соавтора исследования Майкена Недергаарда, содиректора Рочестерского центра трансляционной нейромедицины. Ранее группе удавалось проводить двухмерные исследования течения жидкости в периваскулярных пространствах, вводя в жидкость крошечные частицы и измеряя их положение и скорость с течением времени. Но ученым нужны были более сложные измерения, чтобы понять всю сложность этой системы, а исследование такой жизненно важной, текучей системы является непростой задачей.
Чтобы решить эту проблему, команда в сотрудничестве с Джорджем Карниадакисом из Университета Брауна использовала искусственный интеллект. Они объединили существующие двухмерные данные с нейронными сетями, основанными на физике, чтобы создать беспрецедентный взгляд на систему с высоким разрешением.
