Automatizálás és robotika az agy működésének jobb megértéséhez

0
97
Az agyban neuronok milliárdjai kapcsolódnak, információt cserélnek, emlékeket tárolnak, reagálnak a veszélyre. A tudósok folyamatosan dolgoznak rajta, hogy megértsék a legösszetettebb szerv működését, melyhez most egy új eszköz nyújt segítséget. Az új technológia automatikusan összegyűjti a szöveteket az elemzéshez, ezzel az agy gyorsabb és mélyebb megértését teszi lehetővé.

Az agyi ideghálózatok felépítésének és működési elvének megértéséhez az agyszövet-minták háromdimenziós rekonstrukciójára van szükség tömb tomográfiai módszerrel. A rekonstrukciós teljesítmény javítása érdekében az agyi metszetek sorrendjét szilícium ostyákkal kell összegyűjteni a későbbi elektronmikroszkópos képalkotáshoz. A szilícium szubsztráton alapuló agyi szakaszok jelenlegi gyűjtése azonban főleg kézi folyamatokat foglal magában, amely automatizálási technikák bevonását igényli annak hatékonyságának növelése érdekében.

„A tanulmány végső célja az agyi neurális kapcsolatok 3D-rekonstrukciójának sebességének és minőségének további elősegítése” – mondta Long Cheng, a Kínai Automatizálási Intézet komplex rendszerek irányításának professzora.

A folyamatot végző szakembertől nagyon magas szakmai műveltséget követel, mely jelentős időt és energiát emészt fel.

Jelenleg a kutatók biopsziával ellátott agyszövetből vagy állati szövetmintákból, egy mikrotón nevű eszköz segítségével vágnak vékony szeleteket, amelyek kisebbek, mint az emberi haj szélessége. A szövet vízben úszik, amelyből a kutatók összegyűjtik a metszeteket, és egy szilícium ostyára helyezik, majd elektronmikroszkóppal leképezik. A képek elkészítése után digitálisan 3D modellekké rekonstruálják őket.

A megoldás a robotizált technológia általi adatgyűjtés

A kutatók kifejlesztettek egy kör alakú szilícium ostyát, amely a mikrotóm részeként forog. Az agyi szakaszok vágásakor a forgás mozgatja a vizet úgy, hogy a szakaszok automatikusan tapadjanak az ostyához. Az ASUM (automated silicon-substrate ultra-microtome) eszközt egy automatizált rendszer vezérli, amely a víz felszínén észleli az agyszakaszokat, hogy javítsa a gyűjtés hatékonyságát, ezzel növelve az egyes ostyákban elhelyezhető szakaszok számát.

A ASUM csökkentheti az üzemeltető készségigényeit, ezzel pedig a végrehajtandó beavatkozások kevésbé időigényesek, mintha bármely más eszközzel végezték volna el. Továbbá biztosítja a metszetek elektronmikroszkópos képalkotásának jobb minőségét.

Cheng szerint azonban nem teljesen automatizált rendszerről van szó, mivel az eszköz nem tudja automatikusan helyettesíteni a szilícium ostyát. Ezért a kutatók egy automatikus szilícium ostya csereeszköz bevezetését is tervezik, amely fejlett vezérlőrendszert tartalmazna.

„Az agy idegi kapcsolati szerkezetének megértése hasznos az emberi agy működési mechanizmusának feltárásához, az agyi betegségek diagnosztizálásához és azok kezeléséhez, valamint az agyhoz hasonló intelligencia rendszerek fejlesztésének elősegítése érdekében” – mondta Cheng.

Megközelítésüket az IEEE / CAA Journal of Automatica Sinica, az IEEE és a Kínai Automatizálási Egyesület közös kiadványában tették közzé.

Az eredeti cikk itt olvasható: https://makronom.mandiner.hu/cikk/20210320_automatizalas_es_robotika_az_agy_mukodesenek_jobb_megertesehez