Здоровая жизнь

Можно ли по походке предсказать болезнь Паркинсона?”

Биоинформатики из Японии разработали нейросеть, способную определять двигательные черты болезни Паркинсона. Причем расстройства передвижения, потенциально указывающие на развитие такого заболевания, определяются сетью не только у человека, но и у мыши, жука и червя. Исследование работы нейросети опубликовано в журнале Nature Communication.

За основу своей разработки ученые взяли тот факт, что при различных заболеваниях нейродегенеративного характера — будь то болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, шизофрения и другие — отмечается проблема с движением. Сбой развивается вследствие нарушения выработки дофамина — нейромедиатор не только является частью системы самовознаграждения и гормоном радости, но и отвечает за регуляцию двигательной активности организма. Дофамин тесно связан с нейронами черной субстанции. В случае, если они гибнут, организм теряет координацию, не может нормально передвигаться, на фоне чего развиваются тремор, а также перенапряжение мышц и акинезия (невозможность произвольных движений или их изменение по силе, объему, скорости из-за параличей, болей или неподвижности суставов).

Для изучения различных внутренних процессов используются модельные организмы — ведь безопасно контролировать разные параметры, как например, количество дофамина у человека затруднительно. Поэтому эволюционно близкие модели, например, те же мыши, внимательно изучаются. Правда, ученые здесь сталкиваются с проблемой — человек и модели двигаются по-разному. И проинтерпретировать результаты просто сравнением нельзя. 

Японские же ученые создали модель, определяющую общие паттерны движения для разных моделей — человека, мышей, жука и круглого червя. Она представлена в виде домен-состязательной нейросети. Она получает данные о параметрах движения, в частности, скорости и траектории, а после выводит данные о домене — здоровый или с наличием болезни Паркинсона. Причем заключение дает по домену — человек, мышь или другой организм.

Для определения общих паттернов болезни следует извлечь те варианты, которые нейросеть определяет по классу, но не может распознать по виду. Качество инетрпертации полученных данных в нейросети обеспечивает специальный модуль внимания. Все данные предоставляются в виде графика. Нейросеть была обучена на разных парах, чтобы подобрать общие черты. К примеру, хоть червь и мышь двигаются по-разному, определена одинаковая черта: невозможность поддерживать высокую скорость движения долгое время.

В паре человек и червь при болезни Паркинсона определена характерная черта — нестабильная скорость при ускорении. В паре червь и жук оба имели такой одинаковый паттерн, как невозможность совершать плавные повороты. Все эти варианты, отмечают ученые, можно будет применять в будущем для исследований количества дофамина, а также использовать нейросеть для анализа иных двигательных нарушений.

Для подготовки материала использовались следующие источники:

Nature Communication



Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть