Drosophila, paprastai žinoma kaip vaisinės musės, yra vertingas žmogaus širdies patofiziologijos modelis, įskaitant širdies senėjimą ir kardiomiopatiją. Tačiau vaisinių musių širdžių įvertinimo užspringimo taškas yra žmogaus įsikišimo poreikis išmatuoti širdį didžiausio išsiplėtimo arba didžiausio susitraukimo momentais, o tai leidžia apskaičiuoti širdies dinamiką.
Tyrėjai iš Alabamos universiteto Birmingeme dabar rodo būdą, kaip žymiai sutrumpinti šiai analizei reikalingą laiką, išnaudojant daugiau širdies srities, naudojant gilųjį mokymąsi ir didelės spartos vaizdo mikroskopiją kiekvienam širdies plakimui.
„Mūsų mašininio mokymosi metodas yra ne tik greitas; jis sumažina žmogiškąsias klaidas, nes jums nereikia rankiniu būdu žymėti kiekvienos širdies sienelės sistolinėmis ir diastolinėmis sąlygomis“, – sakė UAB Patologijos katedros docentas, daktaras Girishas Melkani. , Molekulinės ir ląstelinės patologijos skyrius. „Be to, galite atlikti kelių šimtų širdžių analizę ir peržiūrėti visų širdžių analizes.
Tai gali išplėsti galimybę patikrinti, kaip įvairūs aplinkos ar genetiniai veiksniai veikia širdies senėjimą ar patologiją. Melkani numato naudoti giluminius mokymuisi padedančius tyrimus, kad ištirtų širdies mutacijų modelius ir kitus smulkių gyvūnų modelius, tokius kaip zebrafish ir pelės.
Melkani sakė: „Be to, mūsų metodai galėtų būti pritaikyti žmogaus širdies modeliams, suteikiant vertingų įžvalgų apie širdies sveikatą ir ligas. Neapibrėžtumo kiekybinio įvertinimo metodų įtraukimas galėtų dar labiau padidinti mūsų analizių patikimumą. Be to, mašininio mokymosi metodas gali numatyti širdies senėjimą. tikslumas“.
Melkani sako, kad vaisinės muselės modelis jau buvo nepaprastai galingas norint suprasti kelių žmogaus širdies ir kraujagyslių ligų patofiziologinius pagrindus. Širdies ir kraujagyslių ligos ir toliau yra viena iš pagrindinių mirties ir negalios priežasčių Jungtinėse Valstijose.
Melkani ir UAB kolegos įvertino savo parengtą širdies veiklos modelį tiek vaisinės muselės širdies senėjimo metu, tiek vaisinės muselės išsiplėtusios kardiomiopatijos modelį, kurį sukelia pagrindinis TCA ciklo fermento, oksoglutarato dehidrogenazės, numušimas. Tada šie automatiniai vertinimai buvo patvirtinti pagal esamus eksperimentinius duomenų rinkinius.
Pavyzdžiui, vaisinių muselių sendinimui vieną savaitę, palyginti su penkių savaičių amžiumi, t. y. maždaug įpusėjus vaisinės muselės gyvenimo trukmei, UAB komanda panaudojo 54 širdis modelio mokymui ir patvirtino savo matavimus pagal eksperimentinį senėjimo modelį su 177 širdimis. . Jų apmokytas modelis sugebėjo atkurti numatomas širdies parametrų tendencijas senstant.
Melkani sako, kad jo komandos modelis gali būti pritaikytas lengvai prieinamai vartotojų aparatūrai, o jo komandos kodas gali pateikti apskaičiuotą statistiką, įskaitant diastolinį ir sistolinį skersmenį / intervalus, dalinį sutrumpinimą, išstūmimo frakciją, širdies periodą / dažnį ir kiekybinį širdies plakimo aritmiškumą.
„Mūsų žiniomis, ši naujoviška gilaus mokymosi segmentavimo platforma yra pirmoji tokio tipo platforma, taikoma standartinei didelės raiškos didelės spartos optinei Drosophila širdžių mikroskopijai, tuo pačiu kiekybiškai įvertinant visus svarbius parametrus“, – sakė Melkani.
„Automatizuodami procesą ir pateikdami išsamią širdies statistiką, atveriame kelią tikslesniams, efektyvesniems ir išsamesniems Drosofilos širdies funkcijos tyrimams. Šis metodas turi didžiulį potencialą – ne tik suprasti vaisinių muselių senėjimą ir ligas, bet ir išversti. šios įžvalgos apie žmogaus širdies ir kraujagyslių tyrimus“.
Pirmieji tyrimo autoriai „Automatinis širdies dinamikos įvertinimas senėjimo ir išsiplėtusios kardiomiopatijos Drosophila modeliuose naudojant mašininį mokymąsi“, paskelbtas žurnale. Ryšių biologija, yra Yash Melkani ir Aniket Pant, UAB Patologijos skyrius. Yiming Guo, UAB „Pathology“, taip pat yra autorius, o Girish Melkani yra atitinkamas autorius.