Форресты Гампы отменяются
По данным ВОЗ, сегодня аутизмом страдает каждый 36-й ребенок. К примеру, в США ежегодно появляется на свете более 90 000 детей с подобным нарушением психического развития.
И тут сложно что-то сделать, ведь как известно аутизм очень трудно обнаружить сразу. Большинство детей, у которых потом врачи смогут диагностировать аутизм, должны достичь 5-летнего возраста. Именно тогда начинают проявляться четкие поведенческие признаки болезни.
Но и потом бывает множество трудностей. Процесс идентификации аутизма может затянуться на долгие годы. Это означает, что родителям и ребёнку предстоят десятки визитов к врачу, множество тестов по проверке речи и масса других стрессовых сложностей.
Доктор Синдзини Кунду, врач-рентгенолог из Вашингтонского университета, создала новый инструмент с использованием искусственного интеллекта, который помогает компьютерам понимать мозг.
Исследовательница назвала свой метод морфометрией на основе переноса. Он основывается на наблюдениях за переносом биологических веществ в мозге и предназначен для выявления повторяющихся последовательностей, связанных с ключевыми фрагментами в ДНК.

Последовательности в генокоде по-научному называются вариациями числа копий генов (CNV). Для лучшего понимания обратимся к аналогиям. Представьте себе, что геном — это библиотека, а гены — книги. Обычно у нас есть по две копии каждой книги (аллели) на полке, по одной от каждого родителя.
CNV происходит, когда у нас больше или меньше копий определенной книги. Дупликация — три или более копий. Делеция — когда отсутствует одна или несколько копий книги. Инверсия — книга перевернута вверх ногами. Транслокация — книга перемещена на другую полку.
CNV могут быть как маленькими, так и большими, и могут влиять на здоровье человека. Небольшие, как правило, проблем не вызывают и максимум, что могут, повлиять на развитие определенных заболеваний.
Крупные CNV могут вызывать серьезные заболевания, такие как синдром Дауна или синдром Вильямса, или быть связанными с раком и другими серьезными заболеваниями. Сейчас известно, что некоторые CNV имеют связь с аутизмом и могут быть обнаружены с помощью генетических тестов.
Но доктор Синдзини Кунду решила пойти дальше и определить, как проявляются особенности CNV на морфологии мозговой ткани. Иными словами, у страдающих аутизмом должны быть какие-то характерные признаки в сером и белом веществе мозга. Например, движения белков, питательных веществ и другие процессы в мозге могут быть уникальными для аутических заболеваний.
Для этого доктор Кунду и ее команда набрала определенное количество подопытных с известными генетическими вариациями, связанными с аутизмом. Контрольная группа (без аутизма) была сформирована из похожих людей одного возраста, пола и уровня интеллекта. Это было сделано для того, чтобы уменьшить переменные, которые могли бы повлиять на результаты исследования.
У всех участников эксперимента были взяты ключевые генетические данные, а затем все пациенты прошли процедуру стандартного картографирования мозга с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).

После весь полученный массив информации был отдан на изучение специально запрограммированному интеллекту. В итоге получился метод, способный идентифицировать генетические маркеры аутизма по биологической активности в мозге. Точность, как говорится, феноменальная — от 89 до 95%.
— профессор биомедицинской инженерии Густаво Роде, наставник Синдзини Кунду, университет Вирджинии.

Сравнение контрольного мозга без аутизма (верхний ряд) с мозгом, который содержит делеции или дублирования генетического материала, связанного с аутизмом (нижний ряд)
Специалисты признают, методика доктора Кунду — это прорыв в диагностировании аутизма. Если раньше недуг определялся в основном через долгое (порой многолетнее) изучение поведения пациента, то теперь достаточно пройти МРТ и предоставить данные томографии ИИ. При этом не нужно менять медицинское оборудование, нейросеть прекрасно работает с данными, которые дает нынешняя аппаратура.
— Роде.
И тут сложно что-то сделать, ведь как известно аутизм очень трудно обнаружить сразу. Большинство детей, у которых потом врачи смогут диагностировать аутизм, должны достичь 5-летнего возраста. Именно тогда начинают проявляться четкие поведенческие признаки болезни.
Но и потом бывает множество трудностей. Процесс идентификации аутизма может затянуться на долгие годы. Это означает, что родителям и ребёнку предстоят десятки визитов к врачу, множество тестов по проверке речи и масса других стрессовых сложностей.
Когда проблемы в библиотеке генов
Доктор Синдзини Кунду, врач-рентгенолог из Вашингтонского университета, создала новый инструмент с использованием искусственного интеллекта, который помогает компьютерам понимать мозг.
Исследовательница назвала свой метод морфометрией на основе переноса. Он основывается на наблюдениях за переносом биологических веществ в мозге и предназначен для выявления повторяющихся последовательностей, связанных с ключевыми фрагментами в ДНК.

Последовательности в генокоде по-научному называются вариациями числа копий генов (CNV). Для лучшего понимания обратимся к аналогиям. Представьте себе, что геном — это библиотека, а гены — книги. Обычно у нас есть по две копии каждой книги (аллели) на полке, по одной от каждого родителя.
CNV происходит, когда у нас больше или меньше копий определенной книги. Дупликация — три или более копий. Делеция — когда отсутствует одна или несколько копий книги. Инверсия — книга перевернута вверх ногами. Транслокация — книга перемещена на другую полку.
CNV могут быть как маленькими, так и большими, и могут влиять на здоровье человека. Небольшие, как правило, проблем не вызывают и максимум, что могут, повлиять на развитие определенных заболеваний.
Крупные CNV могут вызывать серьезные заболевания, такие как синдром Дауна или синдром Вильямса, или быть связанными с раком и другими серьезными заболеваниями. Сейчас известно, что некоторые CNV имеют связь с аутизмом и могут быть обнаружены с помощью генетических тестов.
Точность феноменальная
Но доктор Синдзини Кунду решила пойти дальше и определить, как проявляются особенности CNV на морфологии мозговой ткани. Иными словами, у страдающих аутизмом должны быть какие-то характерные признаки в сером и белом веществе мозга. Например, движения белков, питательных веществ и другие процессы в мозге могут быть уникальными для аутических заболеваний.
Для этого доктор Кунду и ее команда набрала определенное количество подопытных с известными генетическими вариациями, связанными с аутизмом. Контрольная группа (без аутизма) была сформирована из похожих людей одного возраста, пола и уровня интеллекта. Это было сделано для того, чтобы уменьшить переменные, которые могли бы повлиять на результаты исследования.
У всех участников эксперимента были взяты ключевые генетические данные, а затем все пациенты прошли процедуру стандартного картографирования мозга с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ).

После весь полученный массив информации был отдан на изучение специально запрограммированному интеллекту. В итоге получился метод, способный идентифицировать генетические маркеры аутизма по биологической активности в мозге. Точность, как говорится, феноменальная — от 89 до 95%.
Вы не поверите, но большинство методов машинного обучения, которые обрабатывают медицинские данные, такие как МРТ, вообще не включают в себя математические модели для многих биологических процессов. Поэтому большая часть крайне важной информации попросту остается незамеченной.
Вместо этого прошлые модели ИИ искали лишь закономерности, выявляющие отклонения и статистические аномалии в данных, которые касаются здоровья тех или иных пациентов
Вместо этого прошлые модели ИИ искали лишь закономерности, выявляющие отклонения и статистические аномалии в данных, которые касаются здоровья тех или иных пациентов
— профессор биомедицинской инженерии Густаво Роде, наставник Синдзини Кунду, университет Вирджинии.

Сравнение контрольного мозга без аутизма (верхний ряд) с мозгом, который содержит делеции или дублирования генетического материала, связанного с аутизмом (нижний ряд)
Специалисты признают, методика доктора Кунду — это прорыв в диагностировании аутизма. Если раньше недуг определялся в основном через долгое (порой многолетнее) изучение поведения пациента, то теперь достаточно пройти МРТ и предоставить данные томографии ИИ. При этом не нужно менять медицинское оборудование, нейросеть прекрасно работает с данными, которые дает нынешняя аппаратура.
Впереди нас ждут крупные открытия на основе обработки огромных объемов данных. Мы надеемся, что полученные результаты смогут указать на области мозга и в конечном итоге на механизмы, которые можно будет использовать для лечения аутизма
— Роде.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...