Ένας «άτλαντας σώματος» με τεχνητή νοημοσύνη βοηθά τους επιστήμονες να μελετούν την παχυσαρκία, δείχνοντας τις επιπτώσεις της σε ολόκληρο το σώμα με μία μόνο εικόνα αντί ανά όργανο.
Ένα νέο εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης (ΤΝ) χαρτογράφησε πώς η παχυσαρκία επηρεάζει ολόκληρο το σώμα σε κυτταρικό επίπεδο, αποκαλύπτοντας εκτεταμένες βλάβες πολύ πέρα από τον λιπώδη ιστό.
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Την έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Nature, (πηγή στα Αγγλικά) καθοδήγησαν επιστήμονες από το Helmholtz Munich, το Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian (LMU) του Μονάχου και συνεργαζόμενα ιδρύματα.
Το πλαίσιο ΤΝ, με την ονομασία MouseMapper, δημιουργεί έναν λεπτομερή τρισδιάστατο «άτλαντα» ολόκληρου του σώματος. Εντοπίζει όργανα, νεύρα και ανοσοκύτταρα σε δεκάδες εκατομμύρια δομές ταυτόχρονα.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες μπορούσαν να μελετούν τις μεταβολές μιας νόσου μόνο όργανο προς όργανο. Το σύστημα αυτό επιτρέπει μια συνολική εικόνα του σώματος μέσα από μία και μόνο ανάλυση.
Πώς η ΤΝ χαρτογραφεί το σώμα
Για να δημιουργήσουν τον άτλαντα, οι ερευνητές επισήμαναν τα νεύρα και τα ανοσοκύτταρα στα ποντίκια χρησιμοποιώντας φθορίζοντες δείκτες. Στη συνέχεια, υπέβαλαν τα ζώα σε τεχνικές διαύγασης ιστών, που έκαναν τα σώματά τους οπτικά διαφανή διατηρώντας παράλληλα αυτά τα φθορίζοντα σήματα.
Ειδική μικροσκοπία με φύλλο φωτός παρήγαγε τρισδιάστατες σαρώσεις υψηλής ανάλυσης ολόκληρων των σωμάτων. Στη συνέχεια, η ΤΝ ανέλυσε αυτόματα τις εικόνες και χαρτογράφησε 31 όργανα και τύπους ιστών.
Έτσι, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν πού εμφανίζονται φλεγμονές και δομικές βλάβες σε όλο το σώμα την ίδια στιγμή.
Βλάβες που σχετίζονται με την παχυσαρκία σε πολλαπλά όργανα
Η ομάδα δοκίμασε το σύστημα σε ποντίκια που τρέφονταν με δίαιτα πλούσια σε λιπαρά. Τα ζώα αυτά ανέπτυξαν παχυσαρκία και μεταβολικές αλλαγές παρόμοιες με εκείνες των ανθρώπων.
Τα αποτελέσματα έδειξαν εκτεταμένες φλεγμονές και αλλοιώσεις ιστών σε πολλά όργανα, μεταξύ των οποίων ο λιπώδης ιστός, το ήπαρ και οι μύες.
Ωστόσο, τα πιο απρόσμενα ευρήματα εντοπίστηκαν στο νευρικό σύστημα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν σημαντικές δομικές αλλαγές στο τρίδυμο νεύρο, το οποίο ελέγχει την αισθητικότητα του προσώπου. Στα παχύσαρκα ποντίκια, το νεύρο είχε λιγότερους κλάδους και απολήξεις.
Αυτό υποδήλωνε απώλεια της φυσιολογικής αισθητικής λειτουργίας. Τεστ συμπεριφοράς επιβεβαίωσαν ότι τα ποντίκια ανταποκρίνονταν λιγότερο στην αφή και σε άλλα ερεθίσματα.
Ενδείξεις που παρατηρούνται και σε ανθρώπους
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες ανέλυσαν ανθρώπινα δείγματα ιστών από άτομα με παχυσαρκία.
Διαπίστωσαν παρόμοιες μοριακές αλλαγές στο γάγγλιο του τριδύμου νεύρου, το νευρικό κέντρο που συνδέεται με την αισθητικότητα του προσώπου.
Αυτό υποδηλώνει ότι οι βλάβες στα νεύρα που σχετίζονται με την παχυσαρκία και παρατηρούνται στα ποντίκια ενδέχεται να εμφανίζονται και στους ανθρώπους.
Ένα βήμα προς τα «ψηφιακά δίδυμα» των ασθενειών
Οι ερευνητές λένε ότι η πλατφόρμα θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο μελετώνται οι πολύπλοκες ασθένειες.
Αντί να επικεντρώνονται σε ένα όργανο κάθε φορά, οι επιστήμονες μπορούν πλέον να εξετάζουν πώς οι ασθένειες επηρεάζουν ολόκληρο το σώμα ως ένα ενιαίο, αλληλένδετο σύστημα.
Η ομάδα ελπίζει επίσης να δημιουργήσει στο μέλλον «ψηφιακά δίδυμα» οργανισμών. Αυτά θα επιτρέπουν στους ερευνητές να προσομοιώνουν την πορεία μιας νόσου και να δοκιμάζουν θεραπείες πριν περάσουν σε πειράματα στον φυσικό κόσμο.
Τέτοια εργαλεία θα μπορούσαν να επιταχύνουν την ανακάλυψη νέων φαρμάκων και να μειώσουν την ανάγκη για πειράματα σε ζώα.