Nový nástroj PhysMAP odhaluje skrytou komunikaci mozkových buněk, klíč k léčbě duševních poruch

Vědci z Boston University vyvinuli inovativní nástroj nazvaný PhysMAP, který dokáže oddělit elektrické signály jednotlivých typů mozkových buněk od celkového elektrického šumu.

Vědci z Boston University vyvinuli inovativní nástroj nazvaný PhysMAP, který dokáže oddělit elektrické signály jednotlivých typů mozkových buněk od celkového elektrického šumu. Tento průlomový algoritmus strojového učení kombinuje různé doplňkové rysy elektrické signatury každého buněčného typu, čímž otevírá cestu k hlubšímu pochopení toho, jak mozkové buňky spolupracují při zdravých mozkových funkcích i při vzniku patologických stavů.

Dosud bylo obtížné detailně rozlišit aktivitu jednotlivých buněčných typů, což omezovalo vývoj cílených terapií. PhysMAP nyní umožňuje studovat, jak narušené interakce mezi specifickými buněčnými typy přispívají k takzvaným „okruhovým poruchám“ (circuitopathies), mezi něž patří závažná psychiatrická onemocnění jako schizofrenie, těžká depresivní porucha a některé formy epilepsie. Podle doktora Chandramouli Chandrasekarana, jednoho z autorů studie, by PhysMAP mohl umožnit studium těchto interakcí v intaktních i změněných nervových obvodech, a to jak v rozšířených výzkumných, tak potenciálně i v klinických prostředích.

Nástroj byl trénován na sedmi otevřených datových souborech, které obsahovaly jak elektrickou aktivitu jednotlivých neuronů, tak jejich buněčnou identitu, určenou technikou „optotaggingu“. Klíčové je, že jakmile se PhysMAP naučí jedinečné elektrické signatury, může být aplikován na nové datové soubory, kde optotagging není k dispozici, což umožňuje simultánní studium více buněčných typů. Tato práce rovněž zdůrazňuje význam sdílení otevřených dat pro vědecký pokrok. Schopnost studovat buněčné typy in vivo bez nutnosti genetické manipulace umožní lépe pochopit, jak psychiatrické poruchy vznikají z dysfunkce mozkových obvodů, a poskytne cenné informace pro vývoj budoucích terapeutických strategií. PhysMAP je pokročilejší verzí předchozího nástroje WaveMAP a dokáže identifikovat specifické buněčné typy, jako jsou parvalbumin-pozitivní buňky spojené se schizofrenií nebo Dravetovým syndromem, a somatostatin-pozitivní buňky u těžké depresivní poruchy.