Künstliche Intelligenz (KI) beschreitet weiterhin neue Wege in der Gesundheitsforschung und die neuesten Fortschritte versprechen, unser Verständnis von Hirnerkrankungen zu verbessern. Ein multidisziplinäres Staff der College of Rochester hat eine entwickelt neuartige KI-basierte Technik zur Messung des Flüssigkeitsflusses um die Blutgefäße des Gehirns, was die Entwicklung von Behandlungen für Krankheiten wie Alzheimer erheblich beeinflussen könnte.
Den Flüssigkeitsfluss um zerebrale Blutgefäße verstehen
Die Räume, die unsere Gehirnblutgefäße umgeben, sogenannte perivaskuläre Räume, transportieren wasserähnliche Flüssigkeiten durch das Gehirn und helfen bei der Abfallbeseitigung. Störungen dieses Flüssigkeitsflusses werden mit verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer, Erkrankungen kleiner Gefäße, Schlaganfällen und traumatischen Hirnverletzungen in Verbindung gebracht. Die Messung dieser Flüsse in vivo warfare jedoch eine große Herausforderung.
Die von Affiliate Professor Douglas Kelley von der Fakultät für Maschinenbau der College of Rochester geleitete Forschung zielte darauf ab, dieses Downside mithilfe von KI zu überwinden.
„In dieser Studie haben wir einige Messungen innerhalb der Tiermodelle mit einer neuartigen KI-Technik kombiniert, die es uns ermöglichte, Dinge effektiv zu messen, die noch nie zuvor gemessen werden konnten“, sagt Kelley.
Nutzung von KI für beispiellose Einblicke
Kelleys Staff baute auf früheren Forschungsarbeiten auf, die von Maiken Nedergaard, Co-Autorin der Studie und Co-Direktorin des Rochester Heart for Translational Neuromedicine, durchgeführt wurden. Nedergaards Gruppe warfare es gelungen, zweidimensionale Studien zum Flüssigkeitsfluss in perivaskulären Räumen durchzuführen, indem sie winzige Partikel in die Flüssigkeit injizierten und deren Place und Geschwindigkeit über die Zeit maßen. Um die volle Komplexität des Methods zu verstehen, waren jedoch komplexere Messungen erforderlich, und die Untersuchung eines so lebenswichtigen, flüssigen Methods stellte erhebliche Herausforderungen dar.
Um diese Schwierigkeiten zu bewältigen, arbeitete das Staff mit George Karniadakis von der Brown College zusammen, um die Leistungsfähigkeit der KI zu nutzen. Sie kombinierten die vorhandenen 2D-Daten mit physikinformierten neuronalen Netzen und erstellten hochdetaillierte Bilder des Methods, die den Forschern einen beispiellosen Einblick in die Feinheiten des Flüssigkeitsflusses um die Blutgefäße des Gehirns boten.
„Auf diese Weise können Drücke, Kräfte und die dreidimensionale Strömungsgeschwindigkeit viel genauer dargestellt werden, als wir es sonst könnten“, sagt Kelley. „Der Druck ist wichtig, weil noch niemand genau weiß, welcher Pumpmechanismus all diese Ströme durch das Gehirn antreibt. Das ist ein neues Feld.“
Ein neuer Horizont in der Neurowissenschaft
Die bahnbrechende Studie an der College of Rochester ist ein überzeugendes Beispiel dafür, wie künstliche Intelligenz genutzt werden kann, um die Gesundheitsforschung voranzutreiben. Die Kombination fortschrittlicher KI-Algorithmen mit tiefgreifender wissenschaftlicher Experience bietet einen neuartigen Ansatz zur Bewältigung bisher unüberwindbarer Herausforderungen. Die Fähigkeit, den Flüssigkeitsfluss im Gehirn in drei Dimensionen sichtbar zu machen und zu messen, ist bahnbrechend, da Störungen dieser Flüsse mit einer Reihe neurologischer Erkrankungen verbunden sind.
Während wir unser Verständnis der komplizierten Prozesse in unserem Gehirn vertiefen, erweitern wir auch den Horizont für die Entwicklung neuartiger Behandlungsstrategien. Die Anwendung von KI in dieser Studie hat das Potenzial, die Artwork und Weise, wie wir mit Krankheiten wie Alzheimer, Schlaganfällen und traumatischen Hirnverletzungen umgehen, neu zu definieren. Es unterstreicht die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit, die die Leistungsfähigkeit der KI mit dem Fachwissen von Maschinenbauingenieuren, Neurowissenschaftlern und Informatikern kombiniert, um beispiellose Erkenntnisse zu gewinnen.
Diese Forschung verdeutlicht auch das umfassendere Potenzial von KI in der biomedizinischen Forschung. Die Rechenleistung und Mustererkennungsfähigkeiten der KI können das Wissen und die Instinct von Wissenschaftlern ergänzen und neue Untersuchungs- und Analysemethoden ermöglichen. Während wir KI weiterhin in die wissenschaftliche Forschung integrieren, können wir uns auf viele weitere bahnbrechende Entdeckungen freuen, die den Verlauf der Gesundheitsversorgung für zukünftige Generationen verändern könnten.
