![]() |
Хотя в ряде исследований курение во время беременности связывают с нарушениями нейроразвития, результаты поведенческих экспериментов на мышах, подвергавшихся пренатальному воздействию никотина, были противоречивы. В недавнем исследовании ученые из Японии разработали систему глубокого обучения для автоматического наблюдения и классификации поведения мышей в подобных экспериментах, что позволило получить более точные и объективные результаты. Они показали, что пренатальное воздействие никотина может повысить риск развития у новорожденных расстройств аутистического спектра и дефицита внимания/гиперактивности. О том, что курение является фактором риска развития ряда заболеваний, включая рак, инсульт и диабет, известно уже около полувека. Однако за последние несколько десятилетий ученые выявили множество пагубных последствий курения во время беременности, связав эту привычку с высокой младенческой смертностью, неудачными родами и низкой массой тела при рождении. Кроме того, последние исследования показывают, что пренатальное воздействие никотина (PNE) может быть связано с нарушениями нейроразвития, такими как синдром дефицита внимания/гиперактивности (СДВГ) и расстройство аутистического спектра (РАС). Уже долгое время ученые используют животные модели (например, грызунов), чтобы понять, как PNE приводит к нарушениям нейроразвития. Тщательно анализируя поведение грызунов, они могут сделать вывод о том, вызывает ли PNE неврологические изменения и какие области мозга при этом страдают; позже это можно подтвердить с помощью гистологических анализов. К сожалению, до сих пор исследования изменений в поведении мышей, вызванных PNE, показывали разные результаты, некоторые из которых противоречили друг другу. Хотя причин таких расхождений может быть множество, человеческий фактор и предвзятость являются главными подозреваемыми. Как правило, оценка сложного поведения животных, особенно социальных взаимодействий, зависит от усилий людей-наблюдателей, что вносит базовый уровень субъективности, от которого трудно избавиться. Но что если мы сможем использовать искусственный интеллект (ИИ) для получения более точных и непредвзятых результатов наблюдений за поведением мышей PNE? В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Cells, ученые с кафедры молекулярной и клеточной физиологии медицинского факультета Университета Синсю, включая аспиранта Менгюна Чжоу, доцента Такуму Мори и профессора Кацухико Табучи, разработали и обучили систему глубокого обучения для автоматического анализа видеозаписей поведенческих экспериментов на мышах. С помощью этого инструмента они исследовали поведенческие изменения, вызванные PNE у мышей, без предубеждений наблюдателей, стремясь пролить свет на связь между никотином и нарушениями нейроразвития. Предложенная система, основанная на искусственном интеллекте, опирается на сочетание двух хорошо зарекомендовавших себя наборов инструментов с открытым исходным кодом, а именно DeepLabCut и Simple Behavioral Analysis (SimBA).
Достигнув оптимального протокола обучения для своего фреймворка с использованием данных, помеченных вручную, исследователи провели несколько экспериментов с использованием мышей PNE и контрольных мышей в поисках индикаторов поведения, сходного с СДВГ и аутизмом. Во-первых, они провели тесты на реакцию избегания обрыва, которые используются для проверки импульсивности. В этих тестах подопытную мышь помещали на слегка приподнятую платформу и отмечали — как вручную, так и с помощью системы искусственного интеллекта — как долго мышь ждала, прежде чем спрыгнуть с платформы. Результаты тестов показали, что мыши PNE более импульсивны, что является поведенческой особенностью СДВГ у людей. Они также протестировали рабочую память мышей с помощью Y-образного лабиринта и подсчитали количество раз, когда каждая мышь спонтанно переходила из одной руки лабиринта в другую.
Наконец, исследователи провели эксперименты с открытым полем и социальным взаимодействием, которые представляли собой главную задачу для их системы, основанной на искусственном интеллекте. В этих экспериментах исследователи наблюдали за одной или двумя мышами, свободно ведущими себя в большом вольере, и искали индикаторы тревожности и социального поведения, такие как груминг и следование. Интересно, что у мышей PNE наблюдались дефицит социального поведения и повышенная тревожность, которые являются признаками аутизма. Последующий гистологический анализ тканей гиппокампа подтвердил снижение нейрогенеза, что является отличительной чертой ASD. Таким образом, оказывается, что курение может повышать риск не только СДВГ, но и ASD. Стоит отметить, что результаты, полученные с помощью системы, основанной на искусственном интеллекте, были очень надежными, как подчеркивает профессор Табучи: «Мы подтвердили точность нашей системы анализа поведения, проведя тщательное сравнение результатов, полученных с помощью модели, с оценками поведения, сделанными несколькими человеческими аннотаторами, что считается золотым стандартом». Эти анализы подтверждают потенциал предложенного подхода и демонстрируют его возможности для многих типов поведенческих исследований. Если повезет, дальнейшие усилия проложат путь к глубокому пониманию механизмов, лежащих в основе таких нейроразвивающих расстройств, как аутизм и СДВГ, что в конечном итоге приведет к созданию более совершенных диагностических инструментов и терапевтических методов. 05.03.2024 |
Здоровье
![]() | |
PLOS Global Public Health: В США падает потребление сигарет, сахара и опиоидов | |
В исследовании, опубликованном на этой не... |
![]() | |
Раннее слабоумие встречается все чаще — заболеваемость болезнью Альцгеймера растет | |
Крупное исследование, проведённое финскими уни... |
![]() | |
Пестициды могут повышать риск развития некоторых видов рака, как и курение | |
Пестициды нужны для хорошего урожая и&nbs... |
![]() | |
JSAD: Ученые ошиблись — умеренные дозы алкоголя тоже не продлевают жизнь | |
Многие слышали, что бокал вина в ден... |
![]() | |
Химики СПбГУ создали сенсор для определения гистамина по слюне | |
Учёные Санкт-Петербургского государственного у... |
![]() | |
В КФУ создают препарат для лечения ишемии-реперфузии нервной ткани | |
Сегодня не существует надёжного способа л |
![]() | |
В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу | |
Специалисты Сеченовского Университета предложи... |
![]() | |
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни | |
У людей старше 60 лет может развиться деп... |
![]() | |
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака | |
Исследование Университета Кертина показало, чт... |
![]() | |
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми | |
Учёные из Калифорнийского университета в&... |
![]() | |
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета | |
Учёные выяснили, что подавление белка, св... |
![]() | |
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа | |
Сотрудники Орегонского университета здоровья и... |
![]() | |
Blood Cancer Jrnl: Новый препарат улучшает выживаемость пациентов с раком крови | |
Рецидивирующий острый миелоидный лейкоз, ... |
![]() | |
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз | |
Гидрогели, изготовленные из пластика, кот... |
![]() | |
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям | |
Индустриальное сельское хозяйство снижает риск... |
![]() | |
European Heart Journal: Набор веса в молодости вредит сердцу в старости | |
Люди, которые набирают лишний вес с ... |
![]() | |
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья | |
После начала пандемии коронавируса появились с... |
![]() | |
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций | |
Воспаление в головном мозге может быть вы... |
![]() | |
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера | |
Учёные из Кембриджа создали искусственный... |
![]() | |
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера | |
Учёные из Института биомедицинских иннова... |
![]() | |
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга | |
Препараты от рака крови и других вид... |
![]() | |
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать | |
Многие женщины, лечащиеся от рака груди с... |
![]() | |
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность | |
Предрассудки в отношении толстых людей пр... |
![]() | |
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения | |
Ученые из Университета Британской Колумби... |
![]() | |
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект | |
Новая статья в журнале Biology Methods &a... |
![]() | |
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами | |
Несмотря на то, что у большинст... |
![]() | |
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги | |
Родители маленьких детей со мной согласят... |
![]() | |
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию | |
Пространственная навигация — способ... |
![]() | |
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови | |
Согласно новому исследованию, опубликованному ... |
![]() | |
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты | |
Аномальный кровоток в аорте связан с ... |