Notícia

Inteligência Artificial ajuda a mostrar como fluidos fluem no cérebro

kjpargeter via Freepik

Fonte

Universidade de Rochester

Data

domingo, 18 junho 2023 17:35

Áreas

Bioengenharia. Biomecânica. Engenharia Biomédica. Física Médica. Informática Médica. Inteligência Artificial. Modelagem Matemática. Neurociências.

Uma nova técnica baseada em Inteligência Artificial (IA) para medir o fluxo de fluido ao redor dos vasos sanguíneos do cérebro pode ter grandes implicações para o desenvolvimento de tratamentos para doenças como o mal de Alzheimer.

Os espaços perivasculares que envolvem os vasos sanguíneos cerebrais transportam fluidos semelhantes à água ao redor do cérebro e ajudam a eliminar os resíduos. Alterações no fluxo de fluido estão ligadas a condições neurológicas, incluindo Alzheimer, doença de pequenos vasos, derrames e lesões cerebrais traumáticas, mas são difíceis de medir in vivo.

Uma equipe multidisciplinar de engenheiros mecânicos, neurocientistas e cientistas da computação liderada pelo Dr. Douglas Kelley, professor da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, desenvolveu novas medições de velocimetria por IA para calcular com precisão o fluxo de fluido cerebral. Os resultados estão descritos em um estudo publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

“Neste estudo, combinamos algumas medições de dentro dos modelos animais com uma nova técnica de IA que nos permitiu medir efetivamente coisas que ninguém jamais conseguiu medir antes”, disse o professor Kelley, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Rochester.

O trabalho se baseia em anos de experimentos liderados pela Dra. Maiken Nedergaard, coautora do estudo e codiretora do Centro de Neuromedicina Translacional de Rochester. O grupo já conseguiu realizar estudos bidimensionais sobre o fluxo de fluidos em espaços perivasculares, injetando minúsculas partículas no fluido e medindo sua posição e velocidade ao longo do tempo. Mas os cientistas precisavam de medições mais complexas para entender toda a complexidade do sistema – e explorar um sistema tão vital e fluido é um desafio.

Para enfrentar esse desafio, a equipe teve a colaboração do Dr. George Karniadakis, professor da Universidade Brown, para alavancar a aplicação da inteligência artificial. Eles integraram os dados 2D existentes com redes neurais informadas pela física para criar visualizações de alta resolução sem precedentes do sistema.

“Esta é uma maneira de revelar pressões, forças e a taxa de fluxo tridimensional com muito mais precisão do que poderíamos fazer de outra forma”, disse o professor Kelley. “A pressão é importante porque ninguém sabe ao certo qual mecanismo de bombeamento impulsiona todos esses fluxos ao redor do cérebro. Este é um campo novo”, concluiu o pesquisador.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Rochester (em inglês).

Fonte: Luke Auburn, Universidade de Rochester. Imagem: kjpargeter via Freepik.

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