Мозъчните разстройства са огромно предизвикателство в областта на здравето(снимка: CC0

Мозъчните разстройства са голямо предизвикателство в региона на здравето
(снимка: CC0 Public Domain)

Витория Д’Алесио

В продължение на две години д-р Ислем Рекик организира финансирано от ЕС изследване, което има за цел да се откри по какъв начин наподобяват невронните мрежи в здравия мозък, с цел да може по-лесно да се открият дисфункциониращите невронни мрежи.

Рекик и екипът ѝ са употребявали огромно количество данни от триизмерни изображения на мозъка, като да вземем за пример изображения, получени посредством ядрено-магнитен резонанс, и са съставили от тях двуизмерни карти, на които са показани невронните мрежи в мозъка. Всяка мрежа, известна като „ конектом “ и сходна на електрическа скица, разкрива наподобяваща на лабиринт система от неврони, свързващи другите зони на мозъка.

Планове за бъдещето

На базата на тези конектоми откривателите са основали шаблони на връзките в мозъка, които служат като невронни отпечатъци. Шаблоните картографират по какъв начин е структуриран мозъкът, когато всички невронни мрежи са вярно подредени и действат както трябва (като се вземат поради естествените вариации, предстоящи при дадена популация от здрави хора).

„ Мозък, в който е зародило разстройство, ще наподобява като карта с невронни мрежи, различаващи се от следените в шаблона на здравия мозък “, изяснява Рекик, шеф на Лабораторията за проучване и разбор на мозъка и сигналите (BASIRA) към Техническия университет в Истанбул, Турция. „ Когато поставите такава карта върху шаблона, дисфункцията се откроява. “

Мозъчните разстройства са голямо предизвикателство в региона на здравето – както за, за който се чака, че ще страда от неврологично или психиатрично разстройство, по този начин и за службите, полагащи грижи за заболелите.

По принцип колкото по-рано се диагностицират тези проблеми, толкоз по-добре. При ранното лекуване се усилват възможностите за закъснение настъпването на евентуално необратимо увреждане на мозъчната тъкан или за прекъсване на развиването и възобновяване от такова увреждане.

При някои мозъчни разстройства обаче, включително при болест на Алцхаймер, аутизъм, епилепсия и нарушавания на съня, е изключително мъчно да се сложи диагноза. Дори и след установяването на тези болести в доста случаи опциите за лекуване са лимитирани.

Такива типове болести се категоризират като „ комплицирани “, което отразява обстоятелството, че при тях няма един-единствен недостатък в структурата на мозъка или в метода, по който той е организиран.

Предизвикателството пред учените се състои освен в идентифициране на областите, наранени от комплицираното мозъчно разстройство, само че и в разкриване на плетеницата от невронни пътища, които се задействат при изпращането на известия сред засегнатите области.

Основни връзки

Чрез по-ясното схващане на тези съществени връзки откривателите могат да добият по-пълна визия за комплицираните разстройства и да стартират търсенето на лекувания, които да бъдат ориентирани към главните проблеми в невронната мрежа.

В рамките на проекта , който е траял до март 2022 г., или общо 24 месеца, Рекик и екипът ѝ са основали карти на невронните мрежи в мозъка и шаблони на връзките сред тях.

Учените се надяват, че при сравняването на невронния отпечатък на мозък, в който е зародило разстройство, с отпечатъка, получен при популация от лица със здрав мозък, ще бъде по-лесно да се открият грешките в невронната мрежа и пациентът да се насочи навреме към най-подходящото лекуване.
още по темата
Сега откривателите усъвършенстват методите за машинно образование, с цел да проучват картите на мозъка на обособените пациенти.

В последна сметка те възнамеряват шаблонът на здравия мозък да бъде с отворен код. Това значи, че всички експерти, работещи в региона на болесттите на мозъка (от генетици и епигенетици до невролози и невропсихолози), ще могат да го употребяват гратис за осъществяване на изследвания.

С помощта на своя способ за картографиране откривателите към този момент са разпознали най-важните невронни мрежи в мозъка, свързани с леките когнитивни нарушавания и с някои форми на аутизъм. Въпреки че създаването на превантивни лечения и на лекувания за тези болести към момента следва, Рекик е уверена, че проучванията на групата ѝ ще проправят пътя към откриването на бъдещи лекувания.

„ Следващата стъпка ще бъде да се разработят лекувания, които да са ориентирани освен към съответен сектор от мозъка, а към целия конектом “, споделя тя. „ Шаблонът ще бъде и инструмент за сравняване на изображенията на мозъка на обособени лица от раждането до края на живота им, което значи, че ще можем да проследим измененията, настъпващи в мозъка с течение на времето, както при здрави хора, по този начин и при пациенти, при които с възрастта се развиват невродегенеративни болести. “

Усъвършенствани данни

Друг проблем измежду учените, работещи в региона на комплицираните мозъчни болести, е бързото диагностициране на пациентите, тъй че да може неотложно да се обезпечат персонализирани грижи.

Европейският съюз финансира обособен план за възстановяване на точността при слагането на диагнозата и на клиничните резултати при лекуването на комплицирани мозъчни разстройства.

Инициативата, наречена и продължаваща до март 2024 г., има за цел да се създаде платформа, в която да може да се обработват разнородни медицински данни от действителната клинична процедура.

В платформата се събират и интегрират огромни количества анонимизирана информация от разнообразни източници, в това число лечебни заведения, съществуващи бази данни за научноизследователска активност, смарт часовници и фитнес тракери.

След това тази информация се употребява в платформата за осъществяване на опити, посредством които се генерират нови научни познания, и за образование на компютърни логаритми, поддържани от неестествен интелект (ИИ). Алгоритмите, известни като експертни системи, имитират и уголемяват качествата за взимане на решения от хората специалисти.

Д-р Христос Нтанос, шеф по научноизследователската активност в Лабораторията за системи за подкрепяне на вземането на решения към Националния механически университет в Атина, Гърция, е координатор на MES-CoBraD. Той обръща внимание на изгледите за триумф и на рестриктивните мерки на технологии като ИИ.

„ С въвеждането на експертните системи и на изкуствения разсъдък в неврологията и в медицината като цяло лекарите могат да усилят позитивното влияние, което оказват върху пациентите си “, споделя Нтанос. „ Въпреки това е належащо да бъдем внимателни – машините би трябвало да се употребяват, с цел да допълват експертните знания на медицинските експерти и да им оказват помощ да вземат верни решения. Те обаче не са заместители на човешката преценка и отговорност. “

Поради самото естество на комплицираните мозъчни разстройства при тях е мъчно да се сложи диагноза от човек. В доста случаи обещано разстройство се демонстрира със съпътстващи болести, което затруднява разграничаването на обособените проблеми и понижава точността на диагностициране.

„ Обикновено, даже в случай че е допустимо главното разстройство да се диагностицира относително елементарно, идентифицирането на съпътстващото заболяване може да съставлява съществено предизвикателство “, споделя Нтанос. „ Чрез потреблението на данни от действителната клинична процедура, на усъвършенствани разбори и на ИИ се стремим да подобрим точността при слагането на диагнозата и да определим най-ефективните лекувания както за главното, по този начин и за съпътстващите го болести. “

С акцент върху обособения пациент

В рамките на MES-CoBraD се възнамерява на изследователските институти в цяла Европа да се предложи платформа, в която да организират свои лични разбори и проби.

Например учени от университетска болница може да събират данни от пациентите си, да анонимизират информацията, да я качват в платформата и да организират опити благодарение на предоставените принадлежности.

Очаква се лекарите и пациентите им също да имат директна изгода от платформата.

„ В последна сметка задачата е лекарите да употребяват експертните системи в платформата, с цел да слагат диагнози на обособените пациенти “, споделя Нтанос.

Самият той е бил участник в един от опитите по плана.

„ Участвах в изследване на съня, в което се използваха данни, събрани в предишното, и данни, събрани от доброволци като мен в сегашното “, изяснява Нтанос. „ Когато не спите доста добре, както се случва постоянно при мен, някои от вас се чудят дали този проблем е обвързван със стрес, или се дължи на друга причина. “

В продължение на една седмица той следи храненето и ежедневните си действия, дава отговор на доста въпроси, прави проби за паметта, носи часовник, прочут като актиграф, посредством който се следят интервалите на отмора и интензивност, а по-късно се свързва с 40 – 50 сензора, преди да заспи.

„ Добрата вест е, че платформата и неврологът стигнаха до едно и също заключение – при мен няма неврологичен проблем “, споделя Нтанос. „ Това е просто стрес. “

Тази публикация е оповестена за първи път в, списанието за проучвания и нововъведения на ЕС.