Российские ученые впервые создали 3D модель обонятельной луковицы мозга человека

Научить искусственный интеллект распознавать многослойные микроструктуры человеческого мозга, в частности, обонятельную луковицу, удалось российским ученым, которые работали в составе международной группы.

Фотография человеческого мозга. Красным цветом обозначены обонятельные луковицы, фиолетовым – обонятельный тракт. фото предоставлены Мариной Чукалиной.

Биологам давно хочется получше узнать о предназначении обонятельной луковицы — парного органа, спрятанного у нас в расположенный в головном отделе тела»>мозге. Это небольшой участок под лобной долей, размером 0,5 сантиметра, который, подобно настоящей луковице, имеет сложную слоистую структуру. Ученые давно поняли, что она отвечает за наше обоняние, но сомневаются, что только им заканчивается функционал этого органа. Нейроны, лежащие в разных слоях, могут выполнять множество других задач.

До недавнего времени эта и подобные ей микроструктуры мозга исследовались либо в низком разрешении методом МРТ, либо в результате вскрытия на столе патологоанатома. Но даже тогда ученым не удавалось разобрать структуру обонятельной луковицы. Это впервые сделал искусственный интеллект.

Научный сотрудник Института кристаллографии им. А.В.Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» ран, начальник отдела томографии одной из инновационных компаний столицы Марина Чукалина, рассказала, что коллективу ученых и специалистов по искусственному интеллекту удалось построить 3D модель обонятельной луковицы в высоком разрешении без разрушения образца (после этого он может быть отправлен на исследование другим способом). По сути, они «заглянули» внутрь этого органа, виртуально разрезав луковицу на 4 тысячи (!) слоев.

Цифровой двойник участка обонятельной луковицы. фото предоставлены Мариной Чукалиной.

Для исследования был использован орган умершего человека. Чтобы построить его 3D модель, ученые провели многоэтапную обработку рентгеновских изображений. А специальные нейросетевые модели (искусственный интеллект) обеспечили распознавание отдельных слоев обонятельной луковицы на каждом из цифровых сечений.

– В будущем результаты эксперимента будут востребованы биологами и врачами, которые занимаются изучением причин функциональных и морфологических нарушений обонятельной луковицы у людей, страдающих нейродегенеративными расстройствами, а также потерявших обоняние вследствие заражения COVID-19», – говорит Марина Чукалина. – Биологи всего мира стремятся достичь высокого разрешения снимков головного мозга у живых людей. 

Источник