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La technologie neuve peut expliquer l'effet des facteurs génétiques sur la structure cérébrale, fonctionnement

Liang Zhan, professeur adjoint d'élém. élect. et ingénierie informatique à l'école de Swanson de Pitt du bureau d'études, a reçu une récompense de CARRIÈRE $500.000 du National Science Foundation pour développer les outils de calcul qui améliorent notre compréhension de l'esprit humain.

Dans ce projet, il influencera la structure modulaire de cerveau pour étudier la génétique d'imagerie cérébrale et pour développer les outils de calcul neufs pour illuminer comment structure cérébrale et fonctionnement de choc de facteurs génétiques. Les chercheurs peuvent employer cette technologie pour examiner comment les gènes spécifiques, ou leurs variantes, affectent les systèmes neuraux et contribuent aux troubles cérébraux. Ce travail a pu éventuel avancer les inducteurs de l'informatique biomédicale, de la neurologie, et de la science de caractéristiques.

L'équipe de Zhan étudiera particulièrement la maladie d'Alzheimer - une condition on projette que qui actuel affecte 5,8 millions d'Américains et triple presque à 14 millions de personnes d'ici 2060.

Il n'y a aucune preuve claire de montrer comment la maladie d'Alzheimer se développe. Les chercheurs développent un grand choix de méthodes pour découvrir les mécanismes derrière le début et l'étape progressive d'Alzheimer, mais il y a un manque d'outils de calcul efficaces pour étudier cette maladie. »

Liang Zhan, professeur adjoint d'élém. élect. et ingénierie informatique, école de Swanson du bureau d'études, université de Pittsburgh

Bien que ce travail se concentre sur la maladie d'Alzheimer, les outils proposés peuvent être aussi bien appliqués à l'autre recherche de cerveau.

« Les études actuelles de génétique d'imagerie cérébrale assument une relation linéaire linéaire entre les gènes et les caractéristiques de représentation, mais la linéarité est trop simpliste et ne permet pas à des chercheurs de recenser les configurations de haut niveau, » Zhan expliqué. « Supplémentaire, la recherche d'IRM se concentre souvent sur de petites régions du cerveau, qui ramène la complexité de la représentation vers le bas à l'un-cote et jette l'information importante sur la dynamique de cerveau. Au lieu de cela, mon groupe se concentrera sur caractériser les caractéristiques de plus haut niveau de réseau de cerveau. »

Raccordement des points au connectome humain

En collaboration avec l'Université de l'Illinois chez Chicago (UIC), il accouplera cette récompense de CARRIÈRE avec deux concessions R01 des instituts de la santé nationaux pour vérifier plus plus loin la fonction cérébrale dans des troubles neurologiques.

La fonction cérébrale essentielle de mise à jour, telle qu'apprendre et mémoire, exige des synapses de réussir les signes électriques et chimiques entre les neurones. Le dysfonctionnement synaptique est un cachet de beaucoup de troubles neurologiques - comprenant la maladie d'Alzheimer - et mène au hyperexcitation dans des circuits neuronaux. Cependant, les modifications de réseau neuronal liées au vieillissement normal le rendent difficile pour que les chercheurs discernent l'altération spécifique à la maladie des modifications normales.

Zhan et collaborateurs développeront les outils de calcul novateurs pour caractériser des configurations de hyperexcitation dans le vieillissement et la maladie d'Alzheimer et pour valider leur cadre avec les modèles longitudinaux de souris et les caractéristiques humaines de l'initiative de Neuroimaging de maladie d'Alzheimer et du projet humain de Connectome.

« Le cerveau doit avoir un reste entre l'excitation neurale et inhibition, » a dit Zhan. « Le dysfonctionnement synaptique dans la maladie d'Alzheimer mène au hyperexcitation dans des circuits neuronaux, et ce reste anormal peut contribuer au début et à l'étape progressive de la maladie. L'indicateur de hyperexcitation (HI), défini utilisant des caractéristiques multimodales d'IRM, signalera un déséquilibre entre l'excitation neurale et l'inhibition. »

Ajoutant à la complexité de cette recherche, d'autres conditions psychiatriques peuvent être les contributeurs significatifs au déclin et à l'étape progressive cognitifs accélérés à la démence. Zhan collaborera sur un autre R01 à UIC pour examiner la dépression de tard-durée et pour découvrir son choc sur le neurodegeneration. Ils s'appliqueront une approche assimilée à cette étude et expliqueront la relation entre la dépression et les procédés neurodegenerative dans la durée tardive.

Une étude préliminaire a expliqué l'efficacité du hyperexcitation du groupe.

« Nous avons apparié les personnes cognitif normales avec une prédisposition génétique à la maladie d'Alzheimer avec un groupe de personnes sans prédisposition génétique, basé sur l'âge et le sexe, » a dit Zhan. « Les résultats ont supporté l'idée que les femmes génétiquement prédisposées, qui sont des quatre-temps plus susceptibles de développer la maladie d'Alzheimer que des hommes, ont montré le hyperexcitation à l'âge 50, et notre méthode était plus sensible à de trouver cette différence. »

L'objectif de ce travail est d'accélérer la découverte des biomarqueurs plus robustes et plus non envahissants de représentation de la maladie d'Alzheimer et d'autres troubles neurologiques.