Программный комплекс для генерации синтетических реалистичных 3D-моделей дендритов

Суть разработки. Ученые Политеха предложили инновационное решение — генерацию синтетических, но статистически достоверных данных. Алгоритм не просто копирует существующие нейроны, а анализирует реальные 3D-модели, выявляя их ключевые параметры (скелетную структуру, толщину, распределение шипиков), и на основе этих правил создает бесконечное разнообразие новых, реалистичных дендритных поверхностей.

Критерий уникальности. Принципиальное отличие технологии от существующих аналогов — комплексный параметрический синтез целостной морфологии дендрита. В отличие от методов, которые лишь видоизменяют существующие модели или генерируют простые геометрические формы, данный алгоритм: создает структуру «с нуля» — генерирует новый скелет дендрита, сохраняющий пространственные закономерности реальных прототипов; точно моделирует поверхность — строит трехмерную оболочку, рассчитывая локальную толщину по всей длине отростка; реалистично интегрирует дендритные шипики — автоматически и размещает ключевые элементы для формирования синапсов.

Этот подход обеспечивает не только визуальное правдоподобие, но и статистическую аутентичность синтетических данных, что критически важно для обучения медицинских ИИ.

Практическая значимость и применение. Разработка ускоряет биомедицинские исследования, позволяет быстро создавать большие наборы данных для обучения алгоритмов, распознающих патологические изменения в нейронах.

Развитие персонализированной медицины. В перспективе технология может лечь в основу создания «цифровых двойников» нейронных сетей пациентов для моделирования течения заболеваний и подбора терапии.

Фундаментальная наука. Открывает новые возможности для изучения принципов работы мозга в компьютерной симуляции.

Тиражируемость. Разработка реализована на языках C++ и Python, что обеспечивает ее совместимость с большинством вычислительных систем. Низкие требования к аппаратным ресурсам делают технологию доступной для широкого круга научных и медицинских организаций.

Данная разработка представляет новый методологический подход в нейроинформатике. Создавая «бесконечный источник» реалистичных данных, она способна ускорить прорывы в диагностике и лечении тяжелых заболеваний мозга.

Название: «Программа для генерации синтетической реалистичной поверхности дендрита по данным реальных поверхностей дендритов».

Авторы и правообладатель: коллектив ученых Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (Е. И. Пчицкая, Д. С. Смирнова, В. С. Чуканов).
Программа официально зарегистрирована (свидетельство № 2025686076)