Нейронную сеть обучили по снимкам МРТ определять опухоли головного мозга настолько маленькие, что их не заметит врач. На основе полученных данных удалось связать наличие доброкачественной опухоли у пациента с когнитивными нарушениями.
На сегодняшний день более 700 000 американцев имеют опухоль головного мозга. Около 70% из них являются доброкачественными, и большинство пациентов живут с ними всю жизнь. Однако влияние даже доброкачественных опухолей на здоровье пациентов является слабо изученным. Опухоли головного мозга диагностируются с помощью МРТ. Однако, если опухоль слишком маленькая, врач может ее не заметить. Технологии машинного обучения позволили решить эту проблему, позволяя выявлять опухоли головного мозга с большей точностью и давая возможность пациенту как можно раньше получить лечение.
Помимо идентификации опухолей, нейронная сеть, написанная в Jupyter, позволила исследовать их действие на коннектом – сеть нейронных связей в головном мозге, обуславливающую возможность человека запоминать, обучаться и двигаться. В частности, удалось установить положительные корреляции у здорового пациента между гиппокампом, отвечающим за память и обучение, и ипсилатеральным полушарием, которое отвечает за координацию конечностей. В то же время у пациента с опухолью не было обнаружено никаких корреляций. У исследуемого больного это приводило к трудностям с запоминанием того, как выполнять определенные задачи, например, поднимать предметы.
Также было установлено, что опухоль нарушает нейронную активность в состоянии покоя и влияет на внутриполушарную область мозга. В этом исследовании здоровый мозг имел положительные корреляции между квадрантами во внутриполушарном пространстве. Эта часть мозга отвечает за коммуникацию и слуховые процессы. Таким образом, у здорового пациента в состоянии покоя слуховые способности увеличиваются. У больного пациента, наоборот, появились отрицательные корреляции между квадрантами (см. рис.). В отличие от предыдущего эксперимента, где происходил полный разрыв нейронных связей, опухоль мозга изменила нейронную активность: вместо увеличения восприимчивости к звуку она уменьшилась.
Понимание влияния опухолей головного мозга на коннектом позволяет разрабатывать новые методы лечения для уменьшения негативных последствий. Полученные данные позволяют персонализировать лечение для каждого пациента с целью минимизировать воздействие опухоли на коннектом.
