روش جدید ردیابی تغییرات در رگ های خونی می تواند تشخیص بیماری های مغزی را افزایش دهد

در حالی که اختلالات مغزی مرتبط با افزایش سن مانند بیماری آلزایمر اغلب به کندی در طول زندگی فرد ایجاد می‌شوند، اما معمولاً تا زمانی که علائم از قبل شروع نشده باشند، شناسایی نمی‌شوند. با در نظر گرفتن این موضوع، تیم‌هایی از محققان زیست‌پزشکی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه براون سال‌ها در حال بررسی این موضوع بوده‌اند که آیا بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی می‌توانند دهه‌ها قبل از آن تشخیص داده شوند یا خیر – شاید از طریق چیزی به سادگی یک معاینه معمول چشم به‌جای مجموعه‌ای از آزمایش‌های تشخیصی.

در مطالعه‌ای جدید، یکی از تیم‌های براون گام‌های اولیه در ایجاد این امکان را شرح می‌دهد. آنها نشان می دهند ارتباطات طبیعت که می توان نحوه تغییر رگ های خونی در مغز موش ها را در مدت زمان طولانی ردیابی کرد. نتایج به محققان زیست پزشکی ابزاری برای شناسایی و مطالعه نشانگرهای زیستی در این رگ‌های خونی می‌دهد که ممکن است سرنخ‌های اساسی برای تشخیص زودهنگام بیماری‌های پیشرونده عصبی مانند آلزایمر، پارکینسون، بیماری هانتینگتون و مولتیپل اسکلروزیس داشته باشند.

امید این است که آنها بتوانند در مرحله بعد از روش خود برای تصویربرداری از شبکیه در موش ها برای جستجوی این نشانگرهای زیستی استفاده کنند و از آنجا به تصویربرداری از شبکیه انسان برای مطالعه و ردیابی چگونگی تغییر رگ های خونی بپردازند. این کار در میان تعدادی از تلاش‌های تحقیقاتی دانشمندان براون برای تشخیص زودهنگام آلزایمر با نگاه کردن به چشم‌ها است.

جونگوان لی، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «در این مقاله نشان می‌دهیم که با استفاده از فناوری تصویربرداری خود می‌توانیم از مغز یک حیوان بارها و بارها برای تقریباً یک سال تصویربرداری کنیم و خواص رگ‌های خونی مغز را اندازه‌گیری کنیم.» استادیار دانشکده مهندسی براون و موسسه کارنی برای علوم مغز. “نتایج به طور بالقوه راهی را برای پیش بینی زمانی که فردی در معرض خطر ابتلا به این بیماری های عصبی است و پزشکانی که درمان های اولیه را برای آنها تجویز می کنند، باز می کند.”

ردیابی چگونگی تغییر رگ‌های خونی مغز در طول دوره‌های زمانی طولانی در افرادی که به بیماری‌های عصبی مرتبط با سن مبتلا می‌شوند، در مقایسه با تغییرات طبیعی به نظر می‌رسد، مدت‌ها هدف دانشمندان بوده است. تصور می‌شود که رگ‌های خونی مغز در افرادی که به بیماری‌های مغزی مبتلا می‌شوند، چندین دهه قبل از شروع علائم بیماری، نشانه‌هایی از تخریب و کاهش را نشان می‌دهند.

لی گفت: «اگر بتوانیم تغییر رگ‌های خونی مغز یا شبکیه را برای مدت طولانی تشخیص دهیم، مدت‌ها پیش‌بینی شروع این نوع بیماری‌ها امکان‌پذیر بوده است.

چالش‌های موجود در روش‌های میکروسکوپی کنونی، این نوع ردیابی طولی را بسیار دشوار کرده است، اما به راه‌حل‌های مختلفی نیاز دارد. تیم تحقیقاتی – که شامل دانشمندانی از دانشکده پزشکی وارن آلپرت براون و دانشکده بهداشت عمومی نیز می‌شد – به دنبال یافتن رویکرد مستقیم‌تری بود.

روش جدیدی که آنها ایجاد کردند، تکنیک های تصویربرداری پیشرفته و الگوریتم های هوش مصنوعی را برای ردیابی تغییرات در پویایی و آناتومی رگ های خونی مغز ترکیب می کند. محققان از این روش برای اندازه گیری این تغییرات در 25 موش مختلف برای بیش از هفت ماه استفاده کردند.

بر اساس این مطالعه، تیم تحقیقاتی بر روی یک آزمایش تصویربرداری غیر تهاجمی به نام توموگرافی انسجام نوری تمرکز کردند. OCT از امواج نور برای نگاه کردن به شبکیه و تصویربرداری از عروق خونی که عصب بینایی را احاطه کرده اند استفاده می کند. این تیم چندین تکنیک OCT را برای تصویربرداری از رگ‌های خونی مغز مانند رگ‌های پیال، عروق قشر مغز و شبکه مویرگی اقتباس کردند. سپس روش‌های OCT را با الگوریتم‌های پردازش تصویر ادغام کردند تا الگوهایی را در داده‌هایی که از موش‌های معمولی و موش‌های مدل بیماری آلزایمر جمع‌آوری کردند، جستجو کنند.

آنها با تجزیه و تحلیل داده ها متوجه تفاوت بین تغییرات طبیعی مرتبط با سن و تغییرات عروقی ناشی از بیماری شدند.

لی گفت: «ما چندین نشانگر زیستی نامزد مانند نازک‌تر شدن رگ‌های خونی بزرگ و کاهش جریان خون و جالب‌تر اینکه الگوی شبکه عروق به‌طور قابل‌توجهی در مقایسه با حیوانات پیر طبیعی تغییر می‌کند، پیدا کردیم.

هدف نهایی تنظیم دقیق روش و جمع‌آوری داده‌های کافی است تا الگوریتم‌های گروه بتوانند از طریق معاینات منظم چشمی، احتمال ابتلای فرد به بیماری‌های عصبی را سال‌ها قبل از انجام آن‌ها تحلیل و پیش‌بینی کنند. این تیم با این هدف فاصله زیادی دارد، اما با اثبات مفهوم در موش‌ها، که به عنوان ارگانیسم‌های مدل عمل می‌کنند، شروعی قوی دارند. در سال‌های آینده، آن‌ها قصد دارند به نشانگرهای زیستی که یافته‌اند دقیق‌تر نگاه کنند و بیشتر شناسایی کنند. مرحله بعدی تصویربرداری از عروق خونی در شبکیه موش است.

این کار توسط دانشجوی دانشکده پزشکی وارن آلپرت، کنراد دبلیو. والک، در حالی که او در مقطع کارشناسی در دپارتمان علوم اعصاب براون تحصیل می کرد، و سابینا استفان، زمانی که او دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده مهندسی براون بود، رهبری شد. هر دو در آزمایشگاه لی کار می کردند. از دیگر نویسندگان براون می توان به جانگ هون لی، آنا اچ کیم، پارک سئونگ ووک، تائو لیو، یو-ون آلوین هوانگ و کریستوفر مور اشاره کرد.