07.03.2020 | 13:00

 

Используя машинное обучение, исследователи обнаружили изменчивость в нервной анатомии детей, которая могла бы помочь в индивидуальном лечении психических расстройств.

 


Мозг и машинное обучение

mashobuch

- Исследователи из Penn Medicine использовали методы машинного обучения для определения размера и формы мозговых сетей у детей, что может привести к улучшению понимания и более персонализированному лечению состояний психического здоровья.

Опубликованное в журнале Neuron , исследование использовало инструменты машинного обучения для анализа изображений, полученных методом функциональной магнитной логики (ФМРТ) почти 700 детей, подростков и молодых людей. Анализ первым показывает, что нейроанатомия может значительно различаться у детей, что уточняется в процессе развития.

Человеческий мозг имеет структуру складок и гребней на своей поверхности, которые обеспечивают физические ориентиры для нахождения областей мозга. Чтобы изучить функциональные сети, которые управляют познанием, исследователи обычно выстраивают шаблоны активации с этими физическими ориентирами. Однако этот процесс предполагает, что функции мозга расположены на одних и тех же ориентирах у каждого человека.

В этих системах функциональные сети не всегда совпадают с физическими ориентирами мозга складок и гребней - вместо этого у каждого взрослого человека есть своя конкретная структура. До этого исследования исследователи не знали, как эти индивидуальные сети могут измениться, когда дети вырастут или будут связаны с исполнительной функцией.

«Захватывающая часть этой работы заключается в том, что теперь мы можем определить пространственное расположение этих функциональных сетей у отдельных детей, а не смотреть на всех, используя один и тот же подход« один размер подходит всем », - сказал старший автор Теодор Д. Саттертвейт Доктор медицинских наук, доцент кафедры психиатрии в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании.

«Как и взрослые, мы обнаружили, что функциональная нейроанатомия довольно сильно различается у разных детей - у каждого ребенка свой уникальный паттерн. Как и взрослые, сети, которые больше всего различаются между детьми, - это одни и те же исполнительные сети, отвечающие за регулирование видов поведения, которые часто могут сажать подростков в горячую воду, таких как риск и импульсивность ».

Команда проанализировала выборку из 693 подростков и молодых людей в возрасте от 8 до 23 лет. Участники прошли 27-минутное сканирование МРТ в рамках Филадельфийской когорты развития нервной системы (PNC), крупного исследования, финансируемого Национальным институтом психического здоровья.

Используя алгоритмы машинного обучения , исследователи нанесли на карту 17 функциональных сетей в отдельных детях, не полагаясь на среднее местоположение этих сетей. Затем группа проанализировала, как эти функциональные сети развивались в подростковом возрасте и были связаны с производительностью в серии когнитивных тестов.

Результаты показали, что функциональная нейроанатомия этих сетей уточнялась с возрастом и помогала исследователям прогнозировать возраст ребенка с высокой степенью точности.

«Пространственное расположение этих сетей предсказывало, насколько хороши дети в выполнении управленческих задач», - сказал Зайсу Цуй, доктор наук, научный сотрудник лаборатории Satterthwaite и первый автор статьи. «Дети, которые имеют больше« недвижимости »в своей коре, посвященные сетям, отвечающим за исполнительные функции, на самом деле лучше справляются с этими сложными задачами».

Исследование предлагает новое понимание пластичности и разнообразия развития и может проложить путь к более персонализированной диагностике и терапии .

«Полученные результаты приводят нас к интересным вопросам, касающимся биологии развития того, как формируются эти сети, а также открывают потенциал для персонализации нейромодулирующих методов лечения, таких как стимуляция мозга при депрессии или проблемах с вниманием», - сказал Саттертвейт. 

«Как эти системы заложены в первую очередь? Можем ли мы получить лучший ответ для наших пациентов, если мы используем нейромодуляцию, нацеленную на использование их собственных персональных сетей? Сосредоточение внимания на уникальных особенностях мозга каждого человека может обеспечить важный путь вперед ».

источник: https://www.satterthwaitelab.com/post/personalized-brain-networks-in-youth

 
Режим: с 10-00 до 19-00 будние дни, с 11-00  до 17-00 выходные дни  
Premium Joomla Templates