Международная группа учёных впервые измерила скорость, с которой жидкость циркулирует в мозге для его очистки от продуктов обмена веществ. С помощью искусственного интеллекта исследователи обнаружили, что в разных областях мозга этот процесс идёт с кардинально разной скоростью. Результаты работы могут помочь в изучении болезни Альцгеймера.
В мозге существует глимфатическая система, которая активизируется во время глубокого сна. Она работает как своеобразная система очистки: спинномозговая жидкость омывает ткани и выводит из них токсичные отходы, в том числе белки, накопление которых связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний. До сих пор учёные не могли точно измерить, как быстро движется эта жидкость, поскольку её поток слишком медленный для стандартных методов визуализации, например МРТ.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из Рочестерского, Брауновского и Копенгагенского университетов применили искусственный интеллект. Они обучили нейросеть на данных МРТ, которые показывали, как специальный краситель со временем распространяется по мозговой ткани. Проанализировав это движение, алгоритм смог рассчитать скорость потока жидкости и проницаемость окружающих тканей.
Анализ показал, что в мозге есть два основных маршрута для циркуляции жидкости. В более открытых пространствах, например на поверхности мозга под черепом, она движется со скоростью в несколько микрон в секунду. Однако в глубине мозговой ткани поток оказался примерно в 50 раз медленнее. Это открытие указывает на два совершенно разных механизма очистки мозга.
Сейчас команда использует разработанный метод на животных, чтобы установить базовые показатели нормальной циркуляции. В будущем учёные надеются применять технологию и для людей. Это откроет возможность сравнивать состояние глимфатической системы у здоровых и больных, а также у молодых и пожилых. Такой подход может лечь в основу новых методов диагностики болезни Альцгеймера по состоянию мозговой циркуляции или оценки повреждений после сотрясения. Статья опубликована в журнале Science Advances.
