Új számítógépes szimuláció készült arra vonatkozóan, hogyan fejlődik agyunk és hogyan növeszt neuronokat. Az agy működésének jobb megértése mellett a kutatók azt remélik, hogy a modellek hozzájárulnak a neurodegeneratív betegségek kutatásához, és egy nap az őssejtkutatáshoz, amely segít az agyszövet regenerációjában.
A Surrey Egyetem tudósai egy új számítógépes szimulációt készítettek agyunk neuronjainak fejlődéséről és növekedéséről. Az agy működésének jobb megértése mellett a kutatók azt remélik, hogy a modellek hozzájárulnak a neurodegeneratív betegségek kutatásához, és egy nap az őssejtkutatáshoz, amely segít az agyszövet regenerációjában.
A kutatócsoport az Approximate Bayes-Computation (ABC) technikát használta, amely segít a modell finomhangolásában azáltal, hogy összehasonlítja a szimulációt a valódi neuronnövekedéssel.
Ez a folyamat biztosítja, hogy a mesterséges agy pontosan tükrözze, hogyan nőnek a neuronok és hogyan alakítanak ki kapcsolatokat a való életben.
A szimulációt a hippocampusból származó neuronok segítségével tesztelték – ez az agy kritikus régiója, amely részt vesz a memóriamegtartásban.
A csapat azt találta, hogy rendszerük sikeresen utánozza a valódi hippocampális neuronok növekedési mintázatát, megmutatva ennek a technológiának a potenciálját az agy fejlődésének finom részletezésében.
Dr. Roman Bauer, a Surrey Egyetem Számítástechnikai és Elektronikai Mérnöki Karának munkatársa elmondta:
“Agyunk működése még mindig a tudomány egyik legnagyobb rejtélye. Ezzel a szimulációval és a mesterséges intelligencia gyors fejlődésével egyre közelebb kerülünk a neuronok növekedésének és kommunikációjának megértéséhez. Reméljük, hogy egy napon ez a munka elvezethet jobb kezelések olyan pusztító betegségekre, mint az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór – milliók életét megváltoztatva.”
A modell pontossága szorosan összefügg a kalibrálásához használt adatok minőségével. Ha a valós neuronadatok korlátozottak vagy hiányosak, a szimuláció pontossága csökkenhet.
Míg a jelenlegi modell lenyűgöző eredményeket mutatott specifikus neuronok, például hippocampális piramissejtek növekedésének megismétlésében, további módosításokra lehet szükség más típusú neuronok vagy agyi régiók pontos szimulálásához.
A számítógépes szimuláció a BioDynaMo szoftverből épül fel, amelyet Dr. Bauer közösen fejlesztett ki. A szoftver támogatja a tudósokat abban, hogy könnyedén hozzanak létre, futtassanak és vizualizáljanak többdimenziós ágens-alapú szimulációkat, legyenek azok biológiai, szociológiai, ökológiai vagy pénzügyi jellegűek.
Irodalom:
Tobias Duswald, Lukas Breitwieser, Thomas Thorne, Barbara Wohlmuth, Roman Bauer. Sztochasztikus, ágens alapú neuronnövekedési modellek kalibrálása közelítő Bayes-számítással . Journal of Mathematical Biology , 2024; 89 (5) DOI: 10.1007/s00285-024-02144-2
