L’intelligenza artificiale (AI) continua ad aprire nuovi orizzonti nella ricerca sanitaria, e l’ultimo progresso promette di migliorare la nostra comprensione delle malattie cerebrali. Un team multidisciplinare dell’Università di Rochester ha sviluppato una nuova tecnica basata sull’intelligenza artificiale per misurare il flusso dei fluidi attorno ai vasi sanguigni del cervello, il che potrebbe avere un impatto significativo sullo sviluppo di trattamenti per malattie come l’Alzheimer.
Gli spazi che circondano i vasi sanguigni cerebrali, noti come spazi perivascolari, trasportano fluidi simili all’acqua intorno al cervello e aiutano nell’eliminazione dei rifiuti. Le interruzioni di questo flusso di fluidi sono associate a varie condizioni neurologiche come l’Alzheimer, la malattia dei piccoli vasi, gli ictus e le lesioni cerebrali traumatiche. Tuttavia, misurare questi flussi in vivo è stata una sfida significativa.
La ricerca, guidata dal professore associato Douglas Kelley del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Rochester, mirava a superare questa difficoltà utilizzando l’intelligenza artificiale. “In questo studio, abbiamo combinato alcune misurazioni effettuate all’interno di modelli animali con una nuova tecnica di intelligenza artificiale che ci ha permesso di misurare in modo efficace cose che nessuno era mai stato in grado di misurare prima”, afferma Kelley.
Il team di Kelley si è basato su precedenti ricerche condotte dal coautore dello studio, Maiken Nedergaard, co-direttore del Center for Translational Neuromedicine di Rochester. Il gruppo di Nedergaard era riuscito a condurre studi bidimensionali sul flusso del fluido negli spazi perivascolari iniettando minuscole particelle nel fluido e misurandone la posizione e la velocità nel tempo. Tuttavia, comprendere l’intera complessità del sistema richiedeva misurazioni più complesse e lo studio di un sistema così fluido e vitale poneva sfide significative.
Per superare queste difficoltà, il team ha collaborato con George Karniadakis della Brown University per sfruttare la potenza dell’IA. Hanno combinato i dati 2D esistenti con reti neurali basate sulla fisica, creando immagini altamente dettagliate del sistema e offrendo ai ricercatori uno sguardo senza precedenti sulle complessità del flusso dei fluidi attorno ai vasi sanguigni del cervello.
“Questo è un modo per rivelare pressioni, forze e la portata tridimensionale con molta più precisione di quanto potremmo fare altrimenti”, afferma Kelley. “La pressione è importante perché nessuno sa ancora con certezza quale meccanismo di pompaggio guidi tutti questi flussi intorno al cervello. Questo è un nuovo campo.”
Lo studio rivoluzionario dell’Università di Rochester rappresenta un esempio convincente di come l’intelligenza artificiale possa essere sfruttata per promuovere la ricerca sanitaria. La combinazione di algoritmi avanzati di intelligenza artificiale con una profonda esperienza scientifica offre un nuovo approccio per superare sfide precedentemente insormontabili. La capacità di visualizzare e misurare il flusso di fluidi nel cervello in tre dimensioni è rivoluzionaria, considerando che disturbi di questi flussi sono associati a una serie di condizioni neurologiche.
Mentre approfondiamo la nostra comprensione dei processi intricati all’interno del nostro cervello, ampliamo anche gli orizzonti per lo sviluppo di nuove strategie di trattamento. L’applicazione dell’intelligenza artificiale in questo studio ha il potenziale per ridefinire il modo in cui affrontiamo malattie come l’Alzheimer, gli ictus e le lesioni cerebrali traumatiche. Sottolinea l’importanza della collaborazione interdisciplinare, combinando la potenza dell’intelligenza artificiale con l’esperienza di ingegneri meccanici, neuroscienziati e informatici per ottenere intuizioni senza precedenti.
Questa ricerca illustra anche il più ampio potenziale dell’IA nella ricerca biomedica. La potenza computazionale e le capacità di riconoscimento dei modelli dell’intelligenza artificiale possono integrare la conoscenza e l’intuizione degli scienziati, consentendo nuovi metodi di indagine e analisi. Mentre continuiamo ad integrare l’intelligenza artificiale nella ricerca scientifica, possiamo aspettarci molte altre scoperte rivoluzionarie che potrebbero cambiare il corso dell’assistenza sanitaria per le generazioni future.