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Lo studio usa l'apprendimento automatico per identificare le reti personali del cervello in capretti

L'apprendimento automatico sta aiutando Penn i ricercatori della medicina che identificano la dimensione e la forma delle reti del cervello in diversi bambini, che possono essere utili per la comprensione dei disordini psichiatrici. In un nuovo studio pubblicato oggi nel neurone del giornale, un gruppo pluridisciplinare indicato come le reti del cervello uniche ad ogni bambino possono predire la cognizione. Lo studio che ha usato le tecniche di apprendimento automatico per analizzare le scansioni funzionali (fMRI) di imaging a risonanza magnetica di quasi 700 bambini, degli adolescenti e di giovani adulti; è il primo per indicare che la neuroanatomia funzionale può variare notevolmente fra i capretti ed è raffinato durante lo sviluppo.

Il cervello umano ha un reticolo dei popolare e delle creste sulla sua superficie che forniscono i punti di riferimento fisici per l'individuazione delle aree del cervello. Le reti funzionali che governano la cognizione lungamente sono state studiate in esseri umani allineando i reticoli di attivazione; il software del cervello; al hardware di questi punti di riferimento fisici. Tuttavia, questo trattamento suppone che le funzioni del cervello sono situate sugli stessi punti di riferimento in ogni persona. Ciò funziona bene per molti sistemi di cervello semplici, per esempio, il movimento gestente del sistema motorio è solitamente giusto accanto allo stesso popolare specifico in ogni persona. Tuttavia, gli studi recenti multipli in adulti hanno indicato che questa non è la cassa per i sistemi di cervello più complessi responsabili della funzione esecutiva un l'insieme dei trattamenti mentali quale comprende l'autocontrollo e l'attenzione. In questi sistemi, le reti funzionali non allineano sempre con i punti di riferimento fisici del cervello dei popolare e delle creste. Invece, ogni adulto ha loro propria pianta specifica. Finora, era sconosciuta come tali reti persona-specifiche potrebbero cambiare come i capretti crescono, o si riferiscono alla funzione esecutiva.

La parte emozionante di questo lavoro è che ora possiamo identificare la pianta spaziale di queste reti funzionali in diversi capretti, piuttosto che esaminare ognuno facendo uso della stessa “una dimensione misura tutto l'„ approccio. Come gli adulti, abbiamo trovato che la neuroanatomia funzionale varia parecchio fra i capretti differenti; ogni bambino ha un reticolo unico. Inoltre come gli adulti, le reti che variano la maggior parte fra i capretti sono le stesse reti esecutive responsabili della regolamentazione degli ordinamenti dei comportamenti che possono sbarcare spesso gli adolescenti in acqua calda, come il comportamento imprudente e il impulsivity.„

Teodoro II D. Satterthwaite, MD, autore senior, assistente universitario di psichiatria nella scuola di medicina di Perelman all'università della Pennsylvania

Per studiare come le reti funzionali si sviluppano in bambini e nella funzione esecutiva di sostegni, il gruppo ha analizzato un grande campione degli adolescenti e di giovani adulti (693 partecipanti, le età 8 - 23). Questi partecipanti hanno completato 27 minuti dello scansione del fMRI come componente del gruppo di Filadelfia Neurodevelopmental (PNC) un grande studio che è stato costituito un fondo per dall'istituto della salute mentale nazionale. Le tecniche di apprendimento automatico sviluppate dal laboratorio del ventilatore di Yong, del PhD, di un assistente universitario della radiologia a Penn e del co-author sul documento, hanno permesso che il gruppo mappasse le 17 reti funzionali in diversi bambini, piuttosto che contando sulla posizione media di queste reti.

I ricercatori allora esaminati come queste reti funzionali mutevoli sopra adolescenza e sono stati collegati con la prestazione su una batteria delle prove conoscitive. Il gruppo ha trovato che la neuroanatomia funzionale di queste reti è stata raffinata con l'età e che ha permesso che i ricercatori predicessero quanto vecchio un bambino con un alto livello di accuratezza.

“La pianta spaziale di queste reti ha predetto come i buoni capretti erano alle mansioni esecutive,„ ha detto Zaixu Cui, PhD, un collega post-dottorato nel laboratorio di Satterthwaite ed autore del documento il primo. “I capretti che hanno più “bene immobile„ sulla loro corteccia votata alle reti responsabili della funzione esecutiva in effetti hanno eseguito meglio su queste mansioni complesse.„ Al contrario, la gioventù con la funzione esecutiva più bassa ha avuta di meno della loro corteccia votata a queste reti esecutive.

Catturati insieme, questi risultati offrono un nuovo conto di plasticità e di diversità inerenti allo sviluppo ed evidenziano il potenziale per progresso nei sistemi diagnostici personali e la terapeutica, gli autori ha detto.

“I risultati piombo noi alle domande interessanti per quanto riguarda la biologia dello sviluppo di come queste reti sono formate ed egualmente offrono il potenziale per la personalizzazione dei trattamenti neuromodulatory, quale stimolo del cervello per i problemi di attenzione o di depressione,„ ha detto Satterthwaite. “Come questi sistemi sono stabiliti in primo luogo? Possiamo ottenere una migliore risposta per i nostri pazienti se usiamo il neuromodulatore che è mirato a facendo uso delle loro proprie reti personali? Mettendo a fuoco sulle funzionalità uniche del cervello di ogni persona può fornire un modo importante in avanti.„