هوش مصنوعی به نشان دادن چگونگی جریان مایعات مغز کمک می کند

یک تکنیک جدید مبتنی بر هوش مصنوعی برای اندازه‌گیری جریان مایع در اطراف رگ‌های خونی مغز می‌تواند پیامدهای بزرگی برای توسعه درمان‌های بیماری‌هایی مانند آلزایمر داشته باشد.

فضاهای اطراف عروقی که رگ های خونی مغز را احاطه کرده اند، مایعات آب مانند را در اطراف مغز انتقال می دهند و به دفع مواد زائد کمک می کنند. تغییرات در جریان مایع با شرایط عصبی، از جمله آلزایمر، بیماری عروق کوچک، سکته مغزی و آسیب های مغزی تروماتیک مرتبط است، اما اندازه گیری در داخل بدن دشوار است.

یک تیم چند رشته‌ای متشکل از مهندسان مکانیک، دانشمندان علوم اعصاب و دانشمندان کامپیوتر به رهبری داگلاس کلی، دانشیار دانشگاه روچستر، اندازه‌گیری‌های جدید سرعت سنجی هوش مصنوعی را برای محاسبه دقیق جریان مایع مغزی توسعه دادند. نتایج در یک مطالعه منتشر شده توسط مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

کلی، یکی از اعضای هیئت علمی دپارتمان مهندسی مکانیک روچستر، می‌گوید: «در این مطالعه، ما برخی از اندازه‌گیری‌ها را از داخل مدل‌های حیوانی با یک تکنیک جدید هوش مصنوعی ترکیب کردیم که به ما امکان می‌دهد به طور مؤثر چیزهایی را اندازه‌گیری کنیم که هیچ‌کس قبلاً قادر به اندازه‌گیری آن‌ها نبوده است».

این کار بر اساس سال‌ها آزمایش به رهبری مایکن ندرگارد، یکی از نویسندگان مطالعه، مدیر مرکز روچستر برای درمان اعصاب ترجمه است. این گروه قبلاً با تزریق ذرات ریز به سیال و اندازه‌گیری موقعیت و سرعت آن‌ها در طول زمان، توانسته‌اند مطالعات دو بعدی بر روی جریان سیال در فضاهای اطراف عروقی انجام دهند. اما دانشمندان برای درک کامل پیچیدگی سیستم به اندازه گیری های پیچیده تری نیاز داشتند – و کاوش در چنین سیستم حیاتی و سیال یک چالش است.

برای مقابله با این چالش، تیم با جورج کارنیاداکیس از دانشگاه براون برای استفاده از هوش مصنوعی همکاری کرد. آنها داده‌های دو بعدی موجود را با شبکه‌های عصبی مبتنی بر فیزیک ادغام کردند تا نگاه‌هایی با وضوح بالا بی‌سابقه در سیستم ایجاد کنند.

کلی می‌گوید: «این راهی است که فشارها، نیروها و سرعت جریان سه‌بعدی را با دقتی بسیار بیشتر از آنچه در غیر این صورت می‌توانیم انجام دهیم، آشکار کنیم. “فشار مهم است زیرا هیچ کس به طور دقیق نمی داند که چه مکانیزم پمپاژی تمام این جریان ها را در اطراف مغز هدایت می کند. این یک میدان جدید است.”