מתמטיקה עשויה להיות לא הדבר הראשון שאנשים מקשרים למחקר מחלות אלצהיימר. אולם עבור פדרו מאיה, פרופסור עוזר למתמטיקה ומדעי נתונים באוניברסיטת טקסס בארלינגטון, מנתח כיצד חלקים שונים במוח מתקשרים כמו רשת חושפת תובנות חדשות על אחת הפרעות המוח ההרסניות ביותר בעולם.
הפריצה האחרונה של ד"ר מאיה המפותחת בשיתוף פעולה עם עמיתים באוניברסיטת קליפורניה-סן פרנסיסקו מעבדה מעבדה מתקדמת במודלים מתמטיים כדי לעזור להסביר מדוע מחלת אלצהיימר מתפשטת באופן לא אחיד במוח. עבודתם מגלה מדוע אזורי מוח מסוימים פגיעים יותר לפגיעה מצד טאו, חלבון המצטבר בתאי המוח ומשבש את תפקודם הרגיל, ואילו אזורים אחרים נשארים עמידים יותר.
המחקר פורסם לאחרונה ב מוֹחַכתב עת מוביל בנוירולוגיה קלינית.
מה שמעניין הוא כיצד מתמטיקה, שיטות נתונים ומדעי נתונים ומודלים מתמטיים יכולים למעשה להביא כמה תובנות מתקדמות לגבי מחלת אלצהיימר. "
ד"ר פדרו מאיה, עוזר פרופסור למתמטיקה ומדעי נתונים, אוניברסיטת טקסס בארלינגטון
MAIA ועמיתיו UCSF יצרו כלי מתמטי שנקרא מודל דיפוזיה מורחבת ברשת-שעוקב אחר האופן בו חלבון טאו מצטבר ומתפשט דרך רשת האזורים המחוברים זה לזה. באמצעות מודל זה, החוקרים יכולים לסווג גנים לארבע קטגוריות: אלה העוקבים אחר דפוסי הרשת של המוח ולהגביר את הפגיעות; אלה העוקבים אחר הדפוסים ומספקים הגנה; אלה הפועלים באופן עצמאי אך מעלים סיכון; ואלה הפועלים באופן עצמאי ומסייעים בהגנה על המוח.
זהו צעד משמעותי בקידום מחקרי האלצהיימר, ועוזר לענות על שאלה שהביאה את החוקרים במשך שנים: מדוע אזורי מוח מסוימים מתדרדרים במהירות בעוד שאחרים נשארים ברובם שלמים?
המודל, כמו שאמרה מאיה, "עוזר לנו להתיר את מה שהיה בעבר רק שקית גנים מבולגנת."
"הרעיון הוא שהמוח אינו אזורים שונים-שונים מורכבים מסוגים שונים של תאים וגנים, וגם הם מחוברים אחרת," הוא המשיך. "אזורים שקשורים יותר או קרובים יותר לאזורים שנפגעו הם פגיעים יותר. אזורים מבודדים נוטים להיות עמידים יותר."
המחקר השתמש בנתונים של 196 אנשים. מבין אותם משתתפים, 102 אובחנו עם ליקוי קוגניטיבי קל בשלב מוקדם, 47 עם ליקוי קל בשלב מאוחר ו -47 עם מחלת אלצהיימר. מחקרים קודמים של מאיה ועמיתיו הסתמכו על מחקרים מבוקרים יותר באמצעות מודלים מכרסמים.
"נתונים אנושיים, למרות שמאתגרים יותר לעבוד עם המשתנים המעורבים, נותנים לנו תובנה ישירה כיצד התקדמות האלצהיימר באנשים אמיתיים", אמרה מאיה. "אם אנו רוצים לפתח טיפולים העובדים בבני אדם, אנו זקוקים לנתונים שמגיעים מבני אדם."
בטקסס, כמעט חצי מיליון אנשים גרים עם מחלת אלצהיימר, כאשר המדינה מדורגת במקום הרביעי במדינה למקרי אלצהיימר ושני במקרי המוות הקשורים לאלצהיימר. זה מביא להוצאות מוערכות של 24 מיליארד דולר למדינה מדי שנה, על פי המחלקה לשירותי בריאות המדינה בטקסס.
עבור מאיה, יישום הרקע המתמטיקה שלו על המחקר של אלצהיימר היה מתגמל במיוחד. הוא רואה את זה כחלק משינוי רחב יותר באופן בו תחום המתמטיקה מתפתח.
"במאה האחרונה הפיזיקה הייתה ההשראה הגדולה למחקר מתמטי", אמר. "כיום, ביולוגיה-במיוחד המוח הופך למקור ההשראה הגדול. אם אתה מוכן לשוחח בהגדרות רב-תחומיות, תראה שלדוגמנות מתמטיקה עדיין יש תפקיד גדול לשחק."
