News - Прозрение на основе ИИ выявляет перестройку мозга после инсульта

В новаторском исследовании, освещенном в The Lancet Digital Health, ученые из Института нейровизуализации и информатики Марка и Мэри Стивенс при Университете Южной Калифорнии (Stevens INI) обнаружили феномен, согласно которому мозг, пораженный инсультом, может самовосстанавливаться, отражая структурно более молодые черты в неповрежденных областях для адаптации после травмы. Инициированное рабочей группой по восстановлению после инсульта ENIGMA (Enhancing NeuroImaging Genetics through Meta-Analysis), это международное исследование изучило снимки мозга более 500 выживших после инсульта из 34 научных институтов в восьми разных странах. Используя глубокие обучающие модели, обученные на большом количестве МРТ-сканов, команда оценила 'возраст мозга' различных областей мозга после инсульта для изучения структурного воздействия и паттернов восстановления. Доктор Хосунг Ким, доцент нейрологии в Медицинской школе Университета Южной Калифорнии, отметил: "Происхождение более крупных инсультов, как правило, старит пораженное полушарие мозга, но, что удивительно, это может привести к тому, что противоположная сторона будет выглядеть моложе. Это наблюдение предполагает компенсаторную адаптацию мозга, омолаживая жизнеспособные сети для восстановления утраченной функциональности." Используя сложную ИИ-сеть свертки графов, команда медицински оценила 18 различных областей мозга по данным МРТ для определения их биологического возраста. Различия между этими предсказаниями и реальным возрастом, известные как разница в возрасте, предсказанном для мозга (brain-PAD), служат индикаторами нейронного здоровья и восстановления. Сопоставление этих метрик с оценками двигательной активности выявило поразительное открытие: даже через шесть месяцев после реабилитации у выживших после инсульта с серьезными двигательными проблемами возраст мозга в областях, противоположных пораженной, оказывался моложе ожидаемого, особенно в пределах фронтопариетальной сети, критичной для моторных операций. "Наше исследование свидетельствует о том, что тяжелые последствия инсульта могут заставить здоровые участки мозга, особенно противоположные поражению, компенсировать дефициты в движении," объяснил доктор Ким. "Контраслезионная фронтопариетальная сеть, определяющая планирование движений и координацию, демонстрировала омоложенные характеристики, указывая на нейронную адаптацию, а не полное восстановление функциональности. Этот аспект нейропластичности ускользал от традиционных технологий визуализации до настоящего времени." Это ключевое исследование, проведенное в рамках ENIGMA, объединяет нейронные данные со всего мира для улучшения понимания динамики мозга при различных заболеваниях. Совмещение данных МРТ и клинических метрик из различных когор ускорило создание самой крупной в мире коллекции нейроизображений инсульта. Артур В. Тога, директор Stevens INI, подчеркнул: "Объединение мировых данных о выживших после инсульта с ИИ позволяет нам выявлять сложные схемы реорганизации мозга, которые могли бы остаться незамеченными в меньших исследованиях. Эти различные паттерны старения в хронических мозгах после инсульта могут проложить путь к персонализированным стратегиям реабилитации." Планы по расширению исследования в будущем включают отслеживание изменения возраста мозга и реорганизации с острых стадий через хронологии восстановления после инсульта. Врачи ожидают разработки индивидуальных вмешательств, основанных на адаптациях нервной системы пациента, что может быстро улучшить перспективы восстановления. Исследование под названием "Предсказание возраста регионов мозга на основе МРТ с помощью глубокого обучения выявляет контраслезионную нейропластичность, связанную с тяжелым двигательным нарушением в хроническом инсульте: Мировое исследование ENIGMA," было профинансировано грантом NIH R01 NS115845 при участии международных партнеров из Университета Британской Колумбии, Университета Монаш, Университета Эмори и Университета Осло. Для получения дополнительной информации об этом исследовании или связанных с ним прогрессах в исследованиях ENIGMA посетите https://enigma.ini.usc.edu.