AI首次绘制大脑废物清除流体图

AI 首次绘制大脑废物清除流体流速图

研究人员利用物理信息人工智能，首次绘制了脑脊液通过大脑类淋巴系统（废物清除系统）的流速图，揭示了一种双速引流模式，可能重塑对阿尔茨海默病等神经退行性疾病的理解。

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大脑“管道”的新窗口

这项研究于5月27日发表在《科学进展》上，由罗彻斯特大学、布朗大学和哥本哈根大学的研究人员领导。团队开发了一种名为磁共振人工智能测速法（MR-AIV）的框架，利用物理信息神经网络从标准MRI中推断流体流速。

“如果你想对全脑成像，MRI是一种很好的方法，因为它能提供三维视图。但MRI也有严重局限性，最大的问题是它无法捕捉流体流速，至少对于如此缓慢的流动来说不行。”罗彻斯特大学机械工程教授Douglas Kelley说。

通过分析染料在大脑组织中随时间扩散的视频，神经网络能够确定保护性液体的流动速度以及大脑组织的渗透性。

大脑清洁的两种速度

AI揭示了一种双速引流模式。液体在大脑开放区域（如颅骨与大脑之间的表面）以每秒几微米的速度移动。在大脑组织深处，同一液体的流速大约慢50倍。两种通路都能冲走包括与阿尔茨海默病相关的β-淀粉样蛋白在内的颗粒。

类淋巴系统由罗彻斯特大学神经科学家Maiken Nedergaard于2012年首次描述，主要在深度睡眠期间运作，通过沿血管的充满液体的通道网络冲洗代谢废物。

走向临床应用

研究人员目前已建立了小鼠大脑中液体流动的基线测量值，并计划最终研究人类循环。Kelley表示，团队希望有一天能筛查可能在阿尔茨海默病之前出现的脑循环不良，或评估脑震荡后的破坏情况。

“我们正在努力实现能够测量人类大脑内外的水样液体流动，因为那时临床应用将变得更加重要和激动人心。”Kelley说。

参考文献：1个来源