מהי טרקטוגרפיה – ומדוע זה חשוב?
המוח הוא רשת מורכבת ביותר של תאי עצב המחוברים זה לזה על ידי מסלולים עדינים – המכונה סיבי עצב או דרכי. קשרים אלה חיוניים לתנועה, דיבור, מחשבה ופונקציות רבות אחרות. כדי לדמיין מבנים אלה, החוקרים משתמשים בטרקטוגרפיה, טכניקת הדמיה המחושבת את מהלך מסלולי העצבים המבוססים על סריקות MRI מיוחדות. מידע זה הוא קריטי במיוחד לתכנון ניתוחים מוחיים, כמו אלה שבוצעו על חולי אפילפסיה העוברים התערבות כירורגית.
שיטות טרקטוגרפיה נוכחיות מסתמכות על מודלים מתמטיים המסיקים את המיקום של מסלולי עצב מנתוני MRI. עם זאת, לרוב שיטות אלה כוללות אי וודאות, במיוחד כאשר המוח השתנה כתוצאה ממחלות או ניתוח. זה המקום בו שיטות AI מודרניות נכנסות לפעולה: על ידי מינוף למידת מכונות, מערכות אלה יכולות לזהות דפוסים ולייצר שחזורים מדויקים יותר.
טרקטוגרפיה המופעלת על ידי AI מראה פוטנציאל – אך גם אתגרים
במחקר, החוקרים בדקו שיטת AI בשימוש נרחב בשם TractSeg, שהוכשרו במקור על מוח בריא. הצוות בדק האם זה יכול לעבוד גם עבור חולי אפילפסיה שעברו חצי -ספרוטומיה – הליך כירורגי המנתק את שתי ההמיספרות של המוח.
התוצאות הראו כי TractSeg ביצעה היטב במקרים רבים אך גם הניבה שגיאות בלתי צפויות: היא שיחזרה מסלולי עצב שאינם אמורים להתקיים עוד בגלל הניתוח – תופעה המכונה "הזיה". במקביל, כמה מסלולי הנתיבים נלכדו באופן לא מלא או חסרים לחלוטין מהשחזור.
גישה היברידית חדשה לשחזורים מדויקים יותר
כדי לטפל בסוגיות אלה, הצוות פיתח שיטה היברידית חדשה המשלבת את היתרונות של AI עם נאמנות הנתונים של טכניקות מסורתיות. גישה זו מבטיחה ששוחזר רק חיבורי עצבים קיימים. התוצאה: לא עוד הזיות, גילוי טוב יותר של מסלולי שמורים ושחזורים מדויקים יותר בסך הכל – אפילו במוח בריא.
פרופ 'ד"ר תומאס שולץ, החוקר הראשי במדעי החיים במכון למאר ופרופסור במכון למדעי המחשב באוניברסיטת בון, מדגיש את המשמעות של עבודה זו: "המחקר שלנו מדגים הן את הפוטנציאל והן את המגבלות של טרקטוגרפיה המופעלת על ידי AI ביישומים קליניים. שילוב AI עם שיטות מסורתיות מציע פיתרון מבטיח לשחזורים מדויקים יותר, במיוחד כאשר הם מתמודדים עם נתוני מטופלים המושפעים משינויים פתולוגיים. המטרה שלנו היא לשכלל עוד יותר גישות אלה ולהפוך אותן ליישום על כירורגיה עצבית בטווח הרחוק. "
במימון פרס מחקר TRA מאוניברסיטת בון
פרסום זה הוא תוצאה של שיתוף פעולה הממומן על ידי פרס הדוגמנות לחקר החיים והבריאות מטעם דוגמנות המחקר הטרנס -תחומי של אוניברסיטת בון (TRA) וחיים ובריאות. הפרויקט נערך בשותפות עם PD ד"ר תיאודור רובר, החוקר הראשי של קבוצת הדמיון העצבי התרגומי ונוירולוג במחלקת הנוירורדיולוגיה של UKB. תחומי המחקר הטרנספורמציפלינריים של אוניברסיטת בון (TRA) משמשים כמרכזי חדשנות וחקירה במחקר וחינוך, מה שמאפשר למלומדים לשתף פעולה בין תחומים ופקולטות, כמו גם עם שותפים חיצוניים, להתמודד עם אתגרים מדעיים, טכנולוגיים וחברתיים מרכזיים. פרסום משותף ראשון זה ממחיש כיצד ההחלפה בין מחקר AI למדעי המוח יכולים לעזור לקדם נהלים רפואיים – הצעת יתרונות ישירים עבור חולים.
בנוסף, הפרויקט נתמך על ידי תוכנית Bntrainee באוניברסיטת בון ובתוכנית המדענים של מדעי המוח הנוירו-ACSIS BONN.
