آشکارسازی ساختار‌های مغزی با یک دقت کم سابقه توسط هوش مصنوعی

به گزارش مجله خبری نگار/همشهری آنلاین - مریم شیرافکن: دانشمندان دانشگاه کالج لندن (UCL) اطلس جدیدی از مغز انسان را توسعه داده‌اند که با کمک هوش مصنوعی می‌تواند جزئیاتی را در اسکن‌های MRI آشکار کند که پیش از این قابل مشاهده نبود. این دستاورد، که در مجله Nature منتشر شده، می‌تواند مسیر تشخیص زودهنگام بیماری‌هایی مانند آلزایمر را دگرگون کند.

پیشرفتی برای شناخت دقیق‌تر مغز

مغز انسان از صد‌ها ناحیه به‌هم‌پیوسته تشکیل شده است، اما بسیاری از ساختار‌های ریزتر به دلیل محدودیت‌های MRI قابل شناسایی نبودند. این تفاوت‌ها اهمیت ویژه‌ای دارند؛ زیرا برخی زیرناحیه‌ها—برای نمونه در هیپوکامپ—در مراحل مختلف آلزایمر به شکل متفاوتی درگیر می‌شوند.

تصویرسازی در حد سلول، اما برای افراد زنده

بررسی مغز در حد سلولی معمولاً فقط با میکروسکوپ و روی بافت‌های پس از مرگ ممکن است. اطلس جدید با ترکیب داده‌های میکروسکوپی و MRI این فاصله را پر کرده و برای نخستین‌بار امکان تحلیل چنددقیقه‌ای MRI بیماران زنده با دقتی نزدیک به بافت‌شناسی را فراهم کرده است.

ساخت اطلس؛ شش سال کار و ۱۰ هزار تصویر ریزبینی

این اطلس که «NextBrain» نام دارد، حاصل کالبدشکافی پنج مغز انسان و بخش‌بندی آنها به بیش از ۱۰ هزار اسلاید ریزبینی است. محققان ابتدا از مغز‌ها MRI گرفتند، سپس برش‌ها را رنگ‌آمیزی و تصویربرداری کردند و در نهایت با کمک هوش مصنوعی داده‌های میکروسکوپی و MRI را به‌دقت روی یکدیگر منطبق کردند.

در مجموع ۳۳۳ ناحیه مغزی در مدل سه‌بعدی نهایی برچسب‌گذاری شد؛ کاری که به‌صورت دستی «دهه‌ها» طول می‌کشید.

ابزاری که برای همه مغز‌ها قابل تعمیم است

نسخه نهایی اطلس به‌صورت میانگینی از پنج مغز انسانی ساخته شده و قابل استفاده برای MRI افراد زنده یا متوفی است. سازندگان آن امیدوارند این ابزار به سرعت در تحقیقات و تشخیص پزشکی به‌کار گرفته شود.

موفقیت در هزاران آزمایش MRI

NextBrain روی هزاران اسکن MRI با شرایط و دستگاه‌های مختلف آزمایش شده و توانسته نواحی کوچک و پیچیده را با دقت بالا شناسایی کند. در یک آزمایش، این ابزار توانست نواحی ریز هیپوکامپ را تقریباً مشابه نمونه‌های برچسب‌گذاری‌شده دستی تشخیص دهد.

در آزمایشی دیگر، تحلیل بیش از ۳ هزار MRI از افراد زنده، الگو‌های دقیق‌تری از تغییرات حجم مغز در روند پیری ارائه داد.

گامی برای تشخیص بسیار زودهنگام آلزایمر

به گفته پژوهشگران، ترکیب داده‌های بافت‌شناسی و هوش مصنوعی در این اطلس، دیدی بی‌سابقه از معماری سلولی مغز ارائه می‌دهد و می‌تواند امکان تشخیص زودهنگام بیماری‌های عصبی را پیش از بروز علائم فراهم کند.

دسترسی آزاد برای پژوهشگران

تمام داده‌ها، ابزار‌ها و آموزش‌های مربوط به اطلس از طریق پلتفرم FreeSurfer منتشر شده است تا جامعه علمی بتواند بلافاصله از آن استفاده کند.