Методы визуализации позволяют детально заглянуть внутрь организма. Но интерпретация данных требует много времени и большого опыта. Искусственные нейронные сети открывают новые возможности: им требуется всего несколько секунд, чтобы интерпретировать сканированные изображения мышей, а также сегментировать и отображать органы в цветах, а не в различных оттенках серого. Это значительно облегчает анализ.
Насколько велика печень? Изменится ли оно при приеме лекарств? Воспалилась ли почка? Есть ли опухоль в головном мозге и развились ли уже метастазы? На сегодняшний день, чтобы ответить на такие вопросы, ученым-биологам и врачам приходилось проверять и интерпретировать множество данных.
«Анализ процессов трехмерной визуализации очень сложен, — поясняет Оливер Шоппе. Вместе с междисциплинарной исследовательской группой исследователь TUM разработал алгоритмы самообучения, которые в будущем помогут анализировать биологические данные изображений.
В основе программного обеспечения AIMOS — аббревиатура от AI-based Mouse Organ Segmentation — искусственные нейронные сети, которые, как и человеческий мозг , способны к обучению. «Раньше вам приходилось указывать компьютерным программам именно то, что вы хотели, чтобы они делали», — говорит Шоппе. «Нейронным сетям такие инструкции не нужны:« Их достаточно обучить, многократно представляя проблему и решение. Постепенно алгоритмы начинают распознавать соответствующие шаблоны и сами могут находить правильные решения ».
Алгоритмы обучения самообучению
В проекте AIMOS алгоритмы обучались с помощью изображений мышей . Цель заключалась в том, чтобы назначить точки изображения из трехмерного сканирования всего тела конкретным органам, таким как желудок, почки, печень, селезенка или мозг. На основе этого назначения программа может затем показать точное положение и форму.
«Нам посчастливилось получить доступ к нескольким сотням изображений мышей из другого исследовательского проекта, все из которых уже были интерпретированы двумя биологами», — вспоминает Шоппе. Команда также имела доступ к флюоресцентным микроскопическим трехмерным изображениям от Института тканевой инженерии и регенеративной медицины в Центре им. Гельмгольца в Мюнхене.
С помощью специальной техники исследователям удалось полностью удалить краситель с уже умерших мышей. Прозрачные тела можно было визуализировать с помощью микроскопа шаг за шагом, слой за слоем. Расстояние между точками измерения составляло всего шесть микрометров, что эквивалентно размеру ячейки. Биологи также локализовали органы в этих наборах данных.
Загрузка...
