Dərin yuxu zamanı suya bənzər bir maye beyində hərəkət edir və Alzheimer kimi xəstəliklərlə əlaqəli metabolik tullantıların atılmasına kömək edir. Bu təmizləmə prosesi ilk dəfə 2012-ci ildə qabaqcıl nevroloq və Roçester Universitetinin Translyasiya Neyrotibb Mərkəzinin həmsədri olan Maiken Nedergaard tərəfindən təsvir edilən qlimfa sisteminin bir hissəsidir.

Alimlər hələ də bu sistemin necə işlədiyini, o cümlədən bir vacib detalı tam olaraq anlaya bilmirlər: mayenin beyində və beyində nə qədər sürətlə hərəkət etməsi. Canlı beynin içərisində bu qədər yavaş dövranı ölçmək xüsusilə çətindir, çünki tədqiqatçılara prosesi daimi zərər vermədən müşahidə edə biləcək metodlara ehtiyac duyurlar.

Beyin Mayesi Axınının Ölçülməsinin Çətinliyi

URochester Universitetinin Mexanika Mühəndisliyi Bölümündən professor Duqlas Kelley deyir: “Beynin kiçik bir hissəsinə mikroskop qoyub orada baş verənləri çox ətraflı izləyə bilərsiniz və biz keçmişdə bu tip məlumatlarla işləmişik, lakin bu, ümumi prosesin yalnız kiçik bir görünüşüdür. Əgər bütün beyinləri görüntüləmək istəyirsinizsə, MRT əla bir yanaşmadır, çünki o, sizə üçölçülü bir görünüş verir. Lakin MRT-nin də ciddi məhdudiyyətləri var, bunlardan ən böyüyü maye axınının sürətini tutmamasıdır, heç olmasa bu qədər yavaş axınlar üçün.”

Bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün Kelley və URochester, Brown Universiteti və Kopenhagen Universitetindən olan tədqiqatçılar süni intellektdən istifadə ediblər. Science Advances jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırmada , komanda maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) məlumatlarından maye axını sürətlərini hesablamaq üçün fizikaya əsaslanan süni intellekt yanaşmasını təsvir edir.

Tədqiqatçılar, boyanın zamanla beyin toxumasına yayıldığını göstərən videolardan istifadə edərək neyron şəbəkələrini öyrədiblər. Süni intellekt boyanın necə hərəkət etdiyini təhlil edərək həm mayenin sürətini, həm də ətrafdakı beyin toxumasının keçiriciliyini qiymətləndirə bilib.

Beynin İçində İki Çox Fərqli Sürət

Tapıntılar, qlimfatik sistemin Alzheimer xəstəliyi ilə əlaqəli amiloid beta zülalları da daxil olmaqla, hissəcikləri beyindən çıxardığı iki əsas yolu aşkar etdi və bu yolların sürəti kəskin şəkildə fərqlidir.

Beynin ətrafındakı daha açıq ərazilərdə, o cümlədən kəllə ilə beyin arasındakı səthə yaxın boşluqda suya bənzər maye saniyədə bir neçə mikron sürətlə hərəkət edir. Lakin beyin toxumasının dərinliyində maye daha yavaş hərəkət edir. Tədqiqatçılar bu daha dərin axının təxminən 50 dəfə yavaş olduğunu aşkar ediblər.

Komanda hazırda mayenin beyində normal şəkildə necə hərəkət etdiyini müəyyən etmək üçün siçanlar kimi heyvanlardan istifadə edir. Bu ölçmələr tədqiqatçılara süni intellekt alətlərini inkişaf etdirməyə və təkmilləşdirməyə kömək edir. Nəticə etibarilə, onlar sağlam və xəstə beyinlər, eləcə də gənc və yaşlı beyinlər arasında qan dövranı modellərini müqayisə etməyə ümid edirlər.

İnsan Beyninin Ölçülməsinə Doğru

Əsas uzunmüddətli məqsəd bu yanaşmanı insanlara da tətbiq etməkdir. İnsan beynində və ətrafında maye dövranının ölçülməsi nevroloji xəstəliklərin və beyin zədələrinin öyrənilməsi üçün yeni yollar aça bilər.

Kelley deyir: “Biz insan beynində və ətrafında suya bənzər mayelərin axınını ölçmək üçün çox çalışırıq, çünki bu zaman klinik tətbiqlər daha vacib və həyəcanverici olur. Ümid edirik ki, nə vaxtsa Alzheimer xəstəsinin beynində qan dövranının zəif olub-olmadığını görə biləcəyik və ya hətta Alzheimer xəstəliyinin qarşısını almaq üçün həyatın əvvəlində qan dövranının zəif olub-olmadığını yoxlaya biləcəyik. Yaxud kiminsə beynində maye dövranının pozulub-pozulmadığını yoxlamaq üçün beyin silkələnməsi keçirdikdə yoxlaya bilərik. Bu tədqiqat bizi bir addım daha yaxınlaşdıracaq.”

Tədqiqat NIH Milli Tamamlayıcı və İnteqrativ Sağlamlıq Mərkəzi və NIH BRAIN Təşəbbüsü tərəfindən dəstəklənir. Kelley-in tədqiqat üzrə əməkdaşları arasında Brown Universitetinin doktorantı Juan Diego Toscano, URochester hesablama alimi Yisen Guo, Brown Universitetinin doktorantı Zhibo Wang, URochester doktorantı Mohammad Vaezi, Kopenhagen Universitetinin dosenti Yuki Mori, Brown Universitetinin professoru George Karniadakis və URochester dosenti Kimberly Boster var.