Vedci po celom svete robia obrovské pokroky v skúmaní ľudského mozgu a teraz prichádza objav, ktorý by mohol zásadne zmeniť spôsob, akým rozumieme jeho fungovaniu. Vďaka pokročilej umelej inteligencii sa podaril významný prelom v identifikácii aktívnych neurónov s bezprecedentnou presnosťou.

Doteraz bolo pre výskumníkov náročné presne určiť, o aký typ neurónu ide, keď zaznamenávali jeho aktivitu. Tento „slepoť“ obmedzovala pochopenie toho, ako rôzne typy neurónov spoločne prispievajú k celkovým operáciám mozgu. Nový výskum však túto bariéru prekonáva a otvára dvere k oveľa detailnejšiemu pohľadu na komplexné mozgové procesy.

Podľa správy v periodiku Open Access Government vyvinul medzinárodný tím vedcov systém založený na umelej inteligencii, ktorý dokáže s presnosťou viac ako 95 % identifikovať aktívne neuróny. Pri testoch na myšiach a opiciach sa AI naučila rozpoznávať odlišné „elektrické podpisy“ rôznych typov neurónov. Tréning modelu zahŕhal využitie optogenetiky – metódy, ktorá pomocou krátkych impulzov modrého svetla spúšťa aktivitu v špecifických bunkových typoch, čím sa vytvorila knižnica charakteristických elektrických signatúr.

„Tím vytvoril knižnicu rôznych elektrických podpisov pre každý typ mozgového neurónu, čo im umožnilo trénovať AI algoritmus, ktorý dokáže automaticky rozpoznať päť rôznych typov neurónov s 95 % presnosťou bez ďalšej potreby genetických nástrojov. Algoritmus bol tiež validovaný na dátach zo záznamov mozgovej aktivity od opíc.“

Tento prelom by mohol znamenať, že vedci budú môcť skúmať, ako spolupracujú mozgové okruhy pri vykonávaní zložitých úloh, ako je napríklad pohyb, a to bez nutnosti rozsiahleho genetického inžinierstva testovaných zvierat. AI slúži ako výkonný nástroj na identifikáciu „logických brán“ mozgu – elementárnych výpočtových jednotiek, ktorými neuróny sú – priamo počas ich činnosti. Predtým bolo možné študovať tieto jednotky len jednotlivo a oveľa nákladnejšie. Potenciál tohto objavu pre neurovedu je obrovský a mohol by viesť k lepšiemu pochopeniu a možno aj liečbe neurologických porúch v budúcnosti.

Výskumníci potvrdili, že algoritmus možno časom aplikovať na rôzne druhy živočíchov aj na ľudí. Krátkodobo však nová technika znamená, že vedci by mohli použiť akékoľvek bežné zviera na skúmanie toho, čo robia rôzne mozgové neuróny a ako spolu interagujú, namiesto toho, aby potrebovali komplexné genetické inžinierstvo na štúdium mozgu. Jedným z hlavných cieľov výskumníkov je študovať neurologické a neuropsychiatrické poruchy, ako sú epilepsia, autizmus a demencia, pri mnohých z ktorých sa predpokladá, že zahŕňajú zmeny v spôsobe, akým spolu interagujú rôzne typy buniek v mozgu.

Profesorka Beverley Clarková, hlavná autorka štúdie z Inštitútu biomedicínskeho výskumu UCL Wolfson, uviedla: „Tak ako mnoho rôznych nástrojov v orchesteri prispieva k zvuku symfónie, aj mozog sa spolieha na mnoho odlišných typov neurónov, aby vytvoril komplexné správanie, ktoré vykazujú ľudia a iné zvieratá. Naša práca je analogická učeniu sa zvuku každého nástroja a následnému učeniu algoritmu, aby rozpoznal prínos každého z nich k symfónii. Pozorovanie tejto ‚neurónovej symfónie‘ mozgu v akcii bolo základnou výzvou v neurovede viac ako 100 rokov a teraz máme metódu, ako to spoľahlivo dosiahnuť.“

„Hoci je technológia ešte ďaleko od možnosti využitia na štúdium neurologických stavov, ako je epilepsia, práve sme prekonali hlavnú prekážku na ceste k tomuto cieľu. V skutočnosti, niektoré záznamy živej ľudskej mozgovej aktivity už boli zaznamenané u pacientov počas operácií a naša technika by sa dala použiť na štúdium týchto záznamov s cieľom lepšie pochopiť, ako funguje náš mozog – najprv v zdraví a potom pri chorobe.“

TOP zaujímavosť navyše: Mimochodom, vedci prirovnali neuróny k „logickým bránam“ na počítačovom čipe a zdôraznili, že nová metóda umožňuje identifikovať päť rôznych typov týchto „brán“ s viac ako 95% presnosťou, čo je kľúčové pre pochopenie ich špecifických úloh.

rNUlife.sk / autor: Daniel Mičuda