Pomocí modelu AI Chatgpt vytvořili vědci novou mapu mozku myši, která zachycuje dříve nezmapované oblasti orgánu v bezprecedentních detailech.
Mapa, publikovaná v úterý (7. října) v časopise Přírodní komunikacezachycuje 1300 oblastí mozku a je první, kdo podrobně popisuje oblasti mozku, aniž by vyžadoval manuální vstup od lidí. Autoři studie z University of California, San Francisco (UCSF) a Allen Institute for Cell Science doufají, že projekt umožní vědcům načrtnout takové tkáňové mapy na celém těle.
Tento přístup také ukazuje polohy jednotlivých buněk v prostoru v tkáních. Tato informace byla informována Předchozí buněčné atlasy mozku myši. Avšak uspořádání informací z těchto experimentů do komplexní mapy mozku však představuje významnou výzvu. U předchozích map mozku museli vědci ručně anotovat každý kus mapy, aby vymezili specifické oblasti mozku a kde se do nich zaznamenané buňky hodí. Nová studie tento pracný úkol podrobila.
Prostorová transkriptomická data použitá pro novou mapu zahrnovaly informace o aktivitě 500 až 1 000 genů v každé analyzované buňce. Na této úrovni složitosti je analýza dat náročná, uvedl spoluautor studie Reza Abbasi-Aslprofesor neurologie a bioinženýrství na UCSF. Kromě toho označení mozkových oblastí pomocí dat surové prostorové transkriptomiky-proces zvaný parcellation-produkuje fuzzy mapy, řekl Abbasi-ASL.
Tam se vyplatil přístup založený na týmu AI.
Velké jazykové modely (LLMS), například Chatgpt, zaujali a nadšeni miliony uživatelů s jejich schopností generovat textový výstup z pokynů. V jejich jádru tyto systémy pracují matematicky předpovídat vztahy mezi jednotlivými slovy. Abbasi-Asl, vedle svého doktorandu Alex LeeVytvořil systém AI s názvem Celltransformer, který místo toho analyzuje, jak jednotlivé buňky sedí vedle sebe v mozku na základě informací o prostorové transkriptomice.
Systém AI transformuje prostorová data a zvyšuje je novými informacemi. „Stavíme chybějící kus mezi daty prostorové transkriptomiky a parcellací mozku, který je spojuje,“ řekl Abbasi-ASL Live Science. Nový datový soubor generovaný Celltransformer produkuje mnohem ostřejší mapy, které jsou více podobné známým mozkovým oblastem, než by mohla podle Abbasi-ASL, a také identifikuje dříve nekatagogované, jemnější regiony.
Obraz 1 z 2
Nová mapa pokrývá přibližně 1 300 částí mozku myši, což má za následek celkový datový soubor více než 9 milionů buněk. Tým koordinoval svá data s Allen Institute Společný souřadnicový rámec (CCF)Mapa mozku myši s vysokým rozlišením dříve konstruovaná pomocí ruční anotace. Mezi výstupem generovanou AI a zlatým standardem CCF došlo k silné soudržnosti, což týmu dalo důvěru v to, že jejich zjištění byla velmi přesná.
Celltransformer úspěšně mapoval známé oblasti mozku, jako je Hippocampusklíčové paměťové centrum. Tento nástroj také zmapoval mozkové oblasti, o nichž se další mapovací úsilí snažilo získat údaje, jako je poloviční retikulární jádro (CK), které se nachází v nejvyšší části mozkového kmene a zpracovává smyslové a motorické informace a zároveň reguluje spánek.
Zpracování dat za celltransformerem nefunguje pouze pro mozkovou tkáň, autoři zdůraznili.
„Podobný potrubí lze použít s datovými soubory, které se nyní vycházejí ze srdce, z jiných částí těla a také z tkání, které se shromažďují v modelech nemoci, na rozdíl od zdravých modelů,“ řekl Abbasi-ASL.
Tým také chce testovat celltransformer na údatech lidského mozku – ale zatímco mozek myši obsahuje desítky milionů buněk, naše mozky mají asi 170 miliard buněk, včetně 86 miliard neuronů. Čistá velikost lidského mozku, stejně jako jeho složitější struktura, ztěžuje poskytnutí dostatečného množství prostorových dat pro krmení AI.
Pokud lze taková data přinést do Celltransformer, Abbasi-ASL si však může nástroje zpracovat. „Věříme, že by to mohlo také fungovat na lidských údajích,“ řekl. „To je další opravdu důležitý další krok.“
