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L'étude emploie l'apprentissage automatique pour recenser les réseaux personnalisés de cerveau dans les chevreaux

L'apprentissage automatique aide Penn que les chercheurs de médicament recensent la taille et la forme des réseaux de cerveau dans les différents enfants, qui peuvent être utiles pour comprendre des troubles psychiatriques. Dans aujourd'hui publié d'étude neuve dans le neurone de tourillon, une équipe multidisciplinaire montrée comment les réseaux de cerveau seuls à chaque enfant peuvent prévoir la cognition. L'étude qui a employé des techniques d'apprentissage automatique pour analyser les échographies fonctionnelles (fMRI) d'imagerie par résonance magnétique de presque 700 enfants, d'adolescents, et de jeunes adultes ; est le premier pour prouver que la neuroanatomie fonctionnelle peut varier grand parmi des chevreaux, et est raffiné pendant le développement.

L'esprit humain a une configuration des plis et des arêtes sur sa surface qui fournissent les points de repère matériels pour trouver des endroits de cerveau. Les réseaux fonctionnels qui régissent la cognition ont été longtemps étudiés chez l'homme en alignant des configurations d'activation ; le logiciel du cerveau ; à la visserie de ces points de repère matériels. Cependant, ce procédé suppose que les fonctionnements du cerveau sont situés sur les mêmes points de repère chez chaque personne. Ceci fonctionne bien pour beaucoup de systèmes de cerveau simples, par exemple, le mouvement de réglage de système de moteur est habituellement juste à côté du même pli spécifique chez chaque personne. Cependant, les études récentes multiples dans les adultes ont montré que ce n'est pas la caisse pour des systèmes de cerveau plus complexes responsables du fonctionnement exécutif par ensemble de procédés mentaux ce qui comprend la maîtrise de soi et l'attention. Dans ces systèmes, les réseaux fonctionnels n'alignent pas toujours avec les points de repère matériels du cerveau des plis et des arêtes. Au lieu de cela, chaque adulte a leur propre disposition spécifique. Jusqu'ici, elle était inconnue comment de tels réseaux de personne-détail pourraient changer que les chevreaux grandissent, ou associent au fonctionnement exécutif.

La partie passionnante de ce travail est que nous pouvons maintenant recenser la disposition spatiale de ces réseaux fonctionnels dans différents chevreaux, plutôt que regarder chacun utilisant la même « une taille adapte toute la » approche. Comme des adultes, nous avons constaté que la neuroanatomie fonctionnelle varie énormément parmi différents chevreaux ; chaque enfant a une seule configuration. Également comme des adultes, les réseaux qui varient les la plupart entre les chevreaux sont les mêmes réseaux exécutifs responsables de régler les tris des comportements qui peuvent souvent mettre à terre des adolescents en eau chaude, comme la prise de risques et l'impulsivité. »

Theodore D. Satterthwaite, DM, auteur supérieur, professeur adjoint de la psychiatrie à l'École de Médecine de Perelman à l'Université de Pennsylvanie

Pour étudier comment les réseaux fonctionnels se développent chez les enfants et le fonctionnement exécutif de supports, l'équipe a analysé un grand groupe des adolescents et des jeunes adultes (693 participants, âges 8 23). Ces participants ont fini 27 mn de la lecture de fMRI en tant qu'élément de la cohorte de Philadelphie Neurodevelopmental (PNC) une grande étude qui a été financée par l'institut national de la santé mentale. Les techniques d'apprentissage automatique développées par le laboratoire du ventilateur de Yong, du PhD, d'un professeur adjoint de la radiologie chez Penn et du co-auteur sur le papier, ont permis à l'équipe de tracer 17 réseaux fonctionnels dans différents enfants, plutôt que comptant sur l'emplacement moyen de ces réseaux.

Les chercheurs alors examinés comment ces réseaux fonctionnels évolués au-dessus de l'adolescence, et ont été liés au rendement sur une batterie de tests cognitifs. L'équipe a constaté que la neuroanatomie fonctionnelle de ces réseaux a été raffinée avec l'âge, et a permis aux chercheurs de prévoir combien vieux un enfant avec un niveau élevé d'exactitude.

« La disposition spatiale de ces réseaux a prévu à quel point les bons chevreaux étaient aux tâches exécutives, » a dit que Zaixu Cui, PhD, un camarade post-doctoral dans le laboratoire de Satterthwaite et le papier écrivent d'abord. Les « chevreaux qui ont davantage « les immeubles » sur leur cortex consacré aux réseaux responsables du fonctionnement exécutif en fait ont exécuté mieux sur ces tâches complexes. » En revanche, la jeunesse avec le fonctionnement exécutif inférieur a eu moins de leur cortex consacré à ces réseaux exécutifs.

Pris ensemble, ces résultats offrent un compte neuf de plasticité de développement et de diversité et mettent en valeur le potentiel pour le progrès dans la diagnose personnalisée et la thérapeutique, les auteurs a indiqué.

« Les découvertes nous aboutissent aux questions intéressantes concernant la biologie du développement de la façon dont ces réseaux sont formés, et offrent également le potentiel pour personnaliser des demandes de règlement neuromodulatory, telles que la stimulation de cerveau pour des problèmes de dépression ou d'attention, » a dit Satterthwaite. « Comment ces systèmes sont-ils établis en premier lieu ? Pouvons-nous obtenir une meilleure réaction pour nos patients si nous employons le neuromodulation qui est visé utilisant leurs propres réseaux personnels ? Se concentrer sur les fonctionnalités uniques du cerveau de chaque personne peut fournir une voie importante vers l'avant. »