Интересное сегодня
Прорыв в нейронауке: ИИ научился различать типы нейронов
Крупное открытие в области нейронауки стало возможным благодаря алгоритму глубокого обучения искусственного интеллекта (ИИ). В исследовании, опубликованном в этом месяце в журнале Cell, международная команда из 23 ученых продемонстрировала, что ИИ может с высокой точностью отличать разные типы клеток мозга по записям активности у мышей и обезьян.
Современные нейротехнологии и их ограничения
Современные нейротехнологические устройства, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ), интерфейсы мозг-компьютер (ИМК) и интерфейсы мозг-машина (ИММ), позволяют нейробиологам записывать активность мозга. Однако существующие решения не различают типы нейронов.
Что такое нейроны и как их классифицируют?
Нейроны — это возбудимые клетки, которые принимают и передают сигналы. Они состоят из тела клетки, древовидных структур под названием дендриты и трубчатой структуры — аксона. Нейроны классифицируют по:
- Структуре (морфологии): униполярные, биполярные, псевдоуниполярные, мультиполярные, анаксональные
- Функции: моторные, сенсорные, вставочные нейроны
- Типу соединений: афферентные, эфферентные, внутренние, возбуждающие, тормозные, модулирующие
- Нейротрансмиттерам: глутаматергические, холинергические, ГАМКергические, дофаминергические нейроны
Как работал эксперимент?
«Мы обучили полуконтролируемый классификатор на основе глубокого обучения, который предсказывает типы клеток с точностью более 95% на основе формы сигнала, статистики разрядов и слоя зарегистрированного нейрона», — сообщил старший автор исследования Хавьер Медина вместе с международной командой ученых.
Этапы исследования
1. Создание базы данных электрических сигнатур нейронов мышей по типам
2. Разработка алгоритма ИИ для классификации
3. Использование оптогенетики (активация нейронов синим светом) и фармакологии
4. Фокусировка на клетках мозжечка
5. Анализ более 3600 нейронов из 180+ записей Neuropixels
«Прогнозы классификатора совпадают с экспертными оценками для записей, сделанных разными зондами в разных лабораториях, из функционально различных областей мозжечка и у разных видов» — отмечают исследователи.
Перспективы применения технологии
Метод надежной идентификации типов нейронов, активируемых при определенных нейронных процессах, может помочь в разработке новых методов лечения:
- Аутизм
- Деменция
- Травмы спинного мозга
- Эпилепсия
- Болезнь Альцгеймера
- Боковой амиотрофический склероз (БАС)
- Болезнь Паркинсона
- Другие неврологические и нейропсихиатрические расстройства
