Lézer és MI: a teljes agy lenyűgöző térképe
A Rice Egyetem kutatói kifejlesztették az első festékmentes, teljes Alzheimer-agytérképet: hiperspektrális Raman-képalkotással, majd MI segítségével elemezték egészséges, illetve Alzheimer-kóros állati agyszövetek mintáit. A módszer lényege, hogy lézersugarakkal minden egyes ponton kémiai lenyomatot rögzítenek, majd tízezrével ismétlik ezt az egész agy szeletein keresztül. Ezáltal soha nem látott részletességgel sikerül feltérképezni, hogyan változik a molekuláris összetétel az eltérő agyterületeken.
Mivel a képalkotás teljesen festékmentes, nincsenek torzító kémiai festékek vagy jelölők; az agy valódi kémiai összetételét sikerült feltárni. Ezzel a páratlan technikával bukkantak rá az eddig rejtve maradt, betegséghez kapcsolódó kémiai eltérésekre.
Az MI feltárja a káoszt: egyenetlenül terjed a betegség
A kutatás során keletkező hatalmas adathalmazt előbb felügyelet nélküli gépi tanulással elemezték, azaz a rendszer önállóan keresett összefüggéseket a mért kémiai jelekben. Ezután felügyelt gépi tanulást vetettek be: az algoritmus megtanulta megkülönböztetni az egészséges és az Alzheimer-mintákat, és pontosan felismerte, mely agyterületek mutatják a betegség legjelentősebb kémiai nyomait.
Ekkor derült fény arra, ami addig rejtve maradt: az Alzheimer okozta kémiai változások nem egyenletesen oszlanak el. Egyes területek – főleg a memóriaközpontok, mint a hippokampusz – extrém anyagcserezavarokat mutattak, máshol viszont alig volt változás. Így érthetőbbé válik, miért alakulnak ki lassan a tünetek, és miért csekély a hatékonysága az egyetlen problémára fókuszáló terápiáknak.
A teljes agy energia- és szerkezeti válsága
A kutatók főként a fehérje-lerakódásokon túlmutató, általános anyagcsere-eltéréseket találtak a beteg agyakban: a koleszterinszintek és glikogénraktárak jelentősen átrendeződtek, különösen az emlékezet működéséért felelős agyterületeken. Mivel a koleszterin létfontosságú a sejtek szerkezetéhez, a glikogén pedig helyi energiaforrásként működik, ezek torzulása arra utal, hogy az Alzheimer-kór az egész agy energia- és szerkezeti egyensúlyát borítja fel, nem csupán fehérjeprobléma.
A csapat abban bízik, hogy ezek az úttörő eredmények hamarabb segítenek felismerni a betegséget, és új – ezúttal az agy egészét célzó – terápiás irányokat nyithatnak meg.
