Искусственный интеллект и нейронные манифолды: новый подход к изучению болезни Альцгеймера на мышиной модели

Традиционно изучение поведения животных требует многочасового просмотра видео и ручного анализа. В новой работе применена современная нейронная сеть YOLO-Pose, которая автоматически и с высокой точностью распознаёт позы и действия мышей: бег, отдых и уход за собой. Это значительно ускоряет исследовательский процесс и повышает его эффективность.

Напрямую связывать поведение с работой мозга помогает технология записи активности нейронов с помощью миниатюрных микроскопов, установленных на голове мыши в условиях свободного движения. Изучая данные о сотнях нейронов, учёные формируют так называемые «нейронные манифолды» — уникальные многомерные модели, отображающие динамику нейронных ансамблей во время различных поведенческих состояний.

Используя мышей с генетической моделью болезни Альцгеймера (5xFAD), исследователи обнаружили серьёзные нарушения в структуре нейронных манифолдов у больных животных. Особенно заметно искажена их организация во время активного движения, что указывает на сбои связи между нейронами в гиппокампе.

Важно, что в эксперимент включили тестирование потенциального лекарства. Препарат частично восстанавливал нормальные паттерны нейронных манифолдов у мышей. Это доказывает высокий потенциал применения такого анализа для оценки эффективности новых средств против нейродегенеративных заболеваний.

Новаторский подход, объединяющий искусственный интеллект и современные методы нейрофизиологии, расширяет возможности изучения мозговой деятельности в естественных условиях. Появляется более глубокое понимание того, как болезнь Альцгеймера влияет на работу нейронных сетей в целом, а не только на отдельные клетки.

Кроме того, предложенный метод может ускорить разработку и тестирование эффективных лекарств, а также найти применение в других областях нейронауки, где важно проследить связь поведения и мозговой активности. Данное исследование открывает новый этап в изучении сложных мозговых заболеваний и демонстрирует, как современные технологии меняют подходы в фундаментальной и прикладной науке.