Ricercatori della University of Rochester e altri centri hanno combinato scansioni MRI e un’intelligenza artificiale informata dalla fisica per quantificare il flusso molto lento di fluidi che contribuisce a eliminare rifiuti metabolici dal cervello. Il sistema glinfatico, descritto per la prima volta nel 2012 da Maiken Nedergaard, è collegato a malattie come l’Alzheimer. Poiché le MRI non rilevano facilmente velocità così basse, il gruppo ha adottato un approccio basato su AI per inferire il movimento dal dato di imaging.
Nello studio pubblicato su Science Advances, le reti neurali sono state addestrate su video che mostrano la diffusione di un colorante nel tessuto cerebrale nel tempo. Dai filmati l’AI ha dedotto la velocità del fluido e la permeabilità del tessuto. I risultati evidenziano due modalità principali: un flusso rapido che si muove a pochi micron al secondo attorno a regioni aperte, come la superficie tra cranio e cervello, e un flusso più lento che penetra il tessuto profondo, circa 50 volte inferiore.
Il team ha raccolto misure di riferimento in animali, per esempio topi, e spera di confrontare il flusso in cervelli sani e malati e fra giovani e anziani. Kelley osserva che misurare il flusso umano renderebbe le applicazioni cliniche più rilevanti. Possibili usi futuri comprendono la valutazione della circolazione nei pazienti con Alzheimer, screening precoci e la verifica di interruzioni del flusso dopo una commozione cerebrale.
Collaborano ricercatori da Brown University, URochester e University of Copenhagen. La ricerca è stata finanziata dal NIH National Center for Complementary and Integrative Health e dalla NIH BRAIN Initiative.
Parole difficili
- scansione — immagine medica ottenuta con risonanza magneticascansioni
- intelligenza artificiale — sistemi informatici che imparano dai dati
- sistema glinfatico — rete cerebrale che rimuove rifiuti metabolici
- rete neurale — modello computazionale ispirato al cervelloreti neurali
- permeabilità — capacità del tessuto di lasciar passare fluidi
- penetrare — entrare o attraversare uno spazio o tessutopenetra
- screening — controllo preventivo per trovare segni di malattia
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Domande di discussione
- Quali vantaggi e quali limiti pensi abbia l'uso dell'intelligenza artificiale per misurare il flusso cerebrale negli esseri umani?
- Come potrebbero cambiare la diagnosi e la prevenzione dell'Alzheimer se fosse possibile misurare il flusso cerebrale in vivo?
- Quali difficoltà pratiche o etiche potrebbero emergere nel tradurre questi risultati dagli animali agli esseri umani?
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