Descoperiri Revoluționare: Harta Creierului Șoarecelui Realizată cu Ajutorul Inteligenței Artificiale

O nouă hartă a creierului scoate la lumină regiuni ale acestui organ care până acum erau dificil de explorat. Folosind un model de inteligență artificială similar cu ChatGPT, cercetătorii au reușit să creeze o hartă detaliată a creierului șoarecelui, ilustrând zone anterior necartografiate cu o precizie fără precedent.

Publicată marți, 7 octombrie, în revista „Nature Communications”, noua hartă include 1,300 de regiuni ale creierului și este prima care detaliază regiunile cerebrale fără a necesita intervenție manuală umană. Autorii studiului, de la Universitatea din California, San Francisco (UCSF) și de la Allen Institute for Cell Science, speră că acest proiect va permite cercetătorilor să elaboreze astfel de hărți tisulare pentru întregul corp.

Progresele în genomics au oferit o cantitate imensă de informații despre celulele din sistemul nervos, dezvăluind identitățile și funcțiile acestora. Una dintre tehnicile care a generat această avalanșă de date este transcriptomica spațială, care arată cum celulele utilizează informațiile genetice pentru a produce proteine, conectând astfel informațiile din genom cu funcțiile corpului.

Această abordare dezvăluie și pozițiile celulelor individuale în spațiul țesuturilor. Aceste informații au contribuit la elaborarea atlasurilor celulare anterioare ale creierului șoarecelui. Totuși, organizarea informațiilor din astfel de experimente într-o hartă cerebrală comprehensivă reprezintă o provocare semnificativă. În cazul hărților anterioare, cercetătorii trebuiau să anoteze manual fiecare segment al hărții pentru a demarca zonele specifice ale creierului și modul în care celulele înregistrate se încadrează în acestea. Noul studiu a ocolit această sarcină laborioasă.

Datele de transcriptomică spațială folosite pentru noua hartă au inclus informații despre activitatea a 500 până la 1,000 de gene în fiecare celulă analizată. La acest nivel de complexitate, analiza datelor este dificilă, a menționat coautorul studiului, Reza Abbasi-Asl, profesor de neurologie și bioinginerie la UCSF. Mai mult, marcarea regiunilor cerebrale folosind datele brute de transcriptomică spațială — un proces numit parcellation — produce hărți neclare, a explicat Abbasi-Asl.

Aici intervine abordarea bazată pe inteligența artificială a echipei.

Modelele mari de limbaj (LLMs), cum ar fi ChatGPT, au captivat și entuziasmat milioane de utilizatori cu capacitatea lor de a genera texte din prompturi. La baza acestor sisteme stă predicția matematică a relațiilor dintre cuvinte individuale. Abbasi-Asl, împreună cu studentul său doctorand Alex Lee, a creat sistemul AI, numit CellTransformer, care analizează cum celulele individuale se situează una lângă alta în creier, pe baza informațiilor de transcriptomică spațială.

Sistemul AI transformă datele spațiale, îmbogățindu-le cu informații noi. “Construim o piesă lipsă între datele de transcriptomică spațială și parcellation-ul creierului care le conectează pe amândouă,” a declarat Abbasi-Asl pentru Live Science. Noul set de date generat de CellTransformer produce hărți mult mai clare și detaliate.