Představte si, že byste do mozku instalovali „dopravní sledovací kameru“, která by dokázala detekovat buňky způsobující potíže a řítící se po mozkové dálnici dříve, než by jejich buněčný gang mohl spáchat zločin.
A co je nejdůležitější: tato kamera by mohla zachytit některé z největších vetřelců ze všech - rakovinné buňky.
Tato sledovací kamera již není jen výplodem představivosti.
Podél největší mozkové superdálnice nervových vláken corpus callosum, která spojuje pravou a levou hemisféru mozku, budou vědci detekovat cestovní buňky, které obsahují jednu z nejsmrtelnějších rakovin mozku, glioblastomy.
Vědci zavedli umělou inteligenci do nejmodernějšího mikroskopu a učinili tento buněčný detektor realitou.
Corpus callosum (česky mozkový trámec) je shluk nervových vláken pod mozkovou kůrou.
Spojuje obě mozkové hemisféry a zajišťuje jejich komunikaci.
Je to největší struktura bílé hmoty v lidském mozku, je asi 10 cm dlouhá a tvoří ji cca 200-300 miliónů axonů.
Výzkumníci EMBL se spolupracovníky z Německa, Rakouska, Argentiny, Číny, Francie, Spojených států, Indie a Jordánska vyvinuli v r. 2021 novou mikroskopickou techniku.
Vedoucí skupiny EMBL Robert Prevedel a jeho výzkumná skupina spolupracovali na řešení některých problémů, kterým neurovědci čelí při studiu hlubokých oblastí mozku.
Když se vědci pokoušeli pozorovat neurony a gliové buňky - astrocyty, a studovat, jak komunikují hluboko v mozkové kůře, představovala difúzní mozková tkáň problém.
Vědci založili nový přístup na nejmodernějších mikroskopických metodách, které by poskytly širší a jasnější obraz pro sledování a zároveň se přizpůsobily zkreslení, které vzniká při rozptylu světelných vln v hluboké mozkové tkáni.
K tomu se Prevedel spojil s neurovědci, neuroonkology a odborníky na umělou inteligenci.
Výsledkem je mikroskop, který dokáže pozorovat živé neurony a další druhy mozkových buněk hluboko v mozku po delší dobu.
„Přešli jsme od pořizování snímků buněk v myším mozku k přiblížení konkrétních buněk a schopnosti je sledovat mnoho hodin nebo dokonce dní,” řekl Prevedel.
„Začlenění vlastních přístupů umělé inteligence nám také umožnilo rozlišit různé části mikroprostředí buněk, což je také velmi důležité pro pochopení jejich chování v kontextu”.
O tomto novém přístupu k mikroskopii hlubokých tkání četl s velkým zájmem roku 2021 Varun Venkataramani na neurologické klinice Fakultní nemocnice v Heidelbergu.
Ve svém výzkumu se zaměřuje na lidské mozkové nádory, zejména glioblastomy, což jsou převládající, rychle rostoucí a nezvladatelné nádory.
Venkataramani se učil o nervových mechanismech, které určují, jak nádory vznikají, postupují a nakonec reagují na léčbu nebo jí odolávají.
„Článek Robertovy skupiny z roku 2021 představil techniku mikroskopie hlubokých tkání, o které jsem věřil, že by mohla rozšířit naše zobrazovací schopnosti na bílé hmotu corpus callosum“, říká Venkataramani.
„Bílá hmota hraje roli v komunikaci mezi různými oblastmi šedé hmoty mozku a zbytkem těla. Glioblastomy jsou primárně onemocněním bílé hmoty.
Nová pokročilá zobrazovací technika umožnila Venkataramaniho týmu pozorovat nádorové buňky přímo v jejich mikroprostředí v bílé hmotě.
Tato schopnost byla zásadní pro pochopení toho, jak nádorové buňky napadají hustě myelinizované (izolované) vlákno superdálnice corpus callosum a poté se přizpůsobují a šíří po mozku.
„Bylo fascinující pozorovat invazi nádorových buněk v corpus callosum v reálném čase“, řekl Marc Schubert, jeden z hlavních autorů studie a student medicíny na univerzitě v Heidelbergu.
„Tato zjištění také pomáhají vysvětlit současné problémy při detekci glioblastomových buněk na infiltrativních okrajích nádoru pomocí konvenčních technik MRI, které jsou standardem v klinickém zobrazování.
Důležitým rysem této nejnovější spolupráce bylo, že výzkumníci začlenili prvek umělé inteligence.
“Z hlediska technického vývoje pomohly metody založené na AI k vylepšení obrazu, takže kontrast je nyní mnohem jasnější,“ řekl Prevedel.
„Umělá inteligence dokáže rozlišit různé struktury uvnitř bílé hmoty, jako jsou myelinizovaná vlákna a krevní cévy, což je důležité z různých důvodů.”
Výzkumná skupina Anny Kreshukové v EMBL Heidelberg poskytla odborné znalosti AI a přispěla k přizpůsobenému pracovnímu postupu, který pomohl odlišit signály krevních cév od signálů myelinizovaných nervových vláken a objasnil mikroprostředí nádorových buněk.
V důsledku toho by vědci mohli identifikovat potenciální mikroskopický zobrazovací biomarker spojený se strukturními vlastnostmi mikroprostředí bílé hmoty.
tags: #zkouska #mikroskopu #pri #poruse #mozecku