BulvárSzerző: blikk 1 órával ezelőtt 6 percnyi olvasás
A mesterséges intelligencia feltár egy lenyűgöző „kétsebességes” rendszert, amely segít az agynak az alvás során a káros salakanyagok eltávolításában. A mélyalvás során egy vízhez hasonló folyadék mozog az agyban és körülötte, segítve az olyan rendellenességekkel, mint például az Alzheimer-kór, összefüggésbe hozható anyagcsere-végtermékek eltávolítását. Ezt a tisztító folyamatot glinfikus rendszernek nevezik. Először 2012-ben írta le Maiken Nedergaard, a neurotudomány úttörője és a Rochesteri Egyetem Transzlációs Neuromedicinális Központjának tárigazgatója.
Bár a tudósok már sokat megtudtak a nyirokrendszerről, továbbra is fontos kérdések merülnek fel azzal kapcsolatban, hogy a gyakorlatban hogyan működik. Az egyik legnagyobb bizonytalanság az agy különböző területein a folyadék áramlási sebességét érinti. Egy ilyen lassú áramlás mérése egy élő agyban rendkívül nehéz, mivel a kutatóknak úgy kell figyelniük azt, hogy közben ne okozzanak maradandó károsodást.
Ez is érdekelheti
Egy új tanulmány szerint az Alzheimer-kórban szenvedő betegek esetében a glükózamin-kiegészítők szedése 25%-kal növelheti az öt éven belüli halálozás kockázatát. A kutatás, amely a Nature Metabolism folyóiratban jelent meg, arra is rámutatott, hogy az enyhe kognitív károsodásban szenvedőknél a glükózamin szedése szintén 25%-kal növelheti annak esélyét, hogy állapotuk teljes értékű Alzheimer-kórrá alakuljon. A glükózamin, amelyet széles körben alkalmaznak ízületi fájdalmak enyhítésére, évente több mint 40 millió ember által használt étrend-kiegészítő.
„Lehet egy mikroszkópot elhelyezni az agy egy kis területén, és nagyon részletesen figyelni, mi történik ott, és korábban már dolgoztunk ilyen típusú adatokkal, de ez csak egy nagyon kis részét adja a teljes folyamatnak. Ha teljes agyakat szeretnénk leképezni, a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) kiváló módszer, mert háromdimenziós képet ad. Az MRI-nek azonban komoly korlátai is vannak, amelyek közül a legfontosabb az, hogy nem rögzíti a folyadék áramlási sebességét – legalábbis nem, ha ilyen lassú áramlásokról van szó” – mondja Douglas Kelley professzor, a Rochesteri Egyetem Gépészmérnöki Tanszékének oktatója.
Ennek a korlátnak a leküzdése érdekében Kelei és a Rochesteri Egyetem, a Brown Egyetem, valamint a Koppenhágai Egyetem kutatói a mesterséges intelligenciához fordultak.
A Science Advances folyóiratban megjelent új tanulmányuk egy olyan módszert ismertet, amely a fizika törvényein alapuló mesterséges intelligenciát (physics-informed AI) használ a folyadékáramlás sebességének kiszámításához mágneses rezonancia (MRI). A kutatók neurális hálózatokat tanítottak be olyan videók felhasználásával, amelyek azt mutatták, hogyan terjed egy festékanyag az agyszövetben az idő múlásával. Ezekből a változásokból a mesterséges intelligencia modellek képesek voltak becsülni mind a folyadék sebességét, mind az agyszövet áteresztőképességét.
Az eredmények két alapvető útvonalat tártak fel, amelyeken keresztül a nyirokrendszer segít a részecskék eltávolításában az agyból, köztük az Alzheimer-kórral összefüggésbe hozott b-amiloid fehérjéket is. A kutatók megállapították, hogy ez a két út drámaian eltérő sebességgel működik. Az agy körüli nyitottabb területeken, beleértve a koponya és az agy felszíne közötti területet is, a vízhez hasonló folyadék másodpercenként néhány mikrométer sebességgel mozog – írja a naftemporiki.gr.
Az agyszövet mélyebb rétegeiben azonban a folyadék sokkal lassabban mozog, körülbelül 50-szer kisebb sebességgel. Ez a nagy sebességbeli különbség világosabb képet ad a kutatóknak arról, hogy a salakanyagok hogyan juthatnak el az agy különböző területeire. A folyadék viszonylag gyorsan mozoghat a nyílt terekben, míg a sűrű agyszövetben való mozgása sokkal fokozatosabb.
Jelenleg a kutatócsoport azon dolgozik, hogy meghatározza az agyban zajló folyadékáramlás normál referenciaértékeit olyan állatok esetében, mint például az egerek. Ezek a mérések segítik a kutatókat a mesterséges intelligencia eszközeinek tökéletesítésében és továbbfejlesztésében. Hosszú távon azt szeretnék megvizsgálni, hogy az egészséges és a beteg agyakban, valamint a fiatalabb és az idősebb agyakban hogyan működik a nyirokrendszer. Egy fontos jövőbeli cél az, hogy a technikát az emberekre is kiterjesszék.
– Keményen dolgozunk azon, hogy képesek legyünk mérni a vízhez hasonló folyadékok áramlását az emberi agyban és annak környékén, mert így a klinikai alkalmazások sokkal jelentősebbé és izgalmasabbá válnak. Reméljük, hogy egy napon képesek leszünk megállapítani, hogy egy Alzheimer-kórban szenvedő betegnek elégtelen-e a folyadékáramlása az agyában, vagy akár már az élet korai szakaszában felismerni a keringési problémákat, hogy megpróbáljuk megelőzni a betegség kialakulását. Ellenőrizhetnénk valakit agyrázkódás után is, hogy megnézzük, zavart-e az agyában a folyadékáramlás. "Ez a tanulmány egy lépéssel közelebb visz minket ehhez – mondja Kelei.
Ha a kutatóknak végül sikerül megbízhatóan mérniük a folyadékok rendkívül lassú mozgásait az emberekben, akkor ez a technika új módszert kínálhat annak vizsgálatára, hogy az agyból történő természetes salakanyag-eltávolítási folyamat mennyiben változik az Alzheimer-kór, az öregedés vagy a traumás agysérülés esetén.
Napi