ИИ сократил ручную работу до 10 секунд: в PLOS опубликовали метод картирования миллионов синапсов

На страницах издания PLOS Computational Biology представлена инновационная программная платформа и открытая база данных SynAPSeg, созданная для выявления, сегментации и количественной оценки синаптических связей по данным флуоресцентной микроскопии. Инструмент призван решить одну из наиболее трудоемких задач нейробиологии: если ручное картирование густых синаптических сетей отнимает от 10 до 60 минут на один кадр и требует экспертных навыков, то алгоритм справляется с аналогичным объемом работы менее чем за 10 секунд.

Фундаментом для SynПSeg послужила коллекция из 41 конфокального снимка высокого разрешения, включающая 2400 двухмерных и 1200 трехмерных синапсов, верифицированных вручную. На базе этих материалов исследователи обучили специализированные нейросетевые архитектуры StarDist, продемонстрировавшие уровень точности, не уступающий оценкам квалифицированных специалистов.

Программный комплекс совместим с популярными типами микроскопических файлов, фиксирует все параметры анализа для обеспечения абсолютной воспроизводимости опытов и легко сопрягается с передовыми биоинформатическими платформами.

Силами SynAPSeg исследователи уже изучили более 3,8 миллиона синаптических структур с белком PSD95 в 16 зонах дорсального гиппокампа лабораторных мышей — ключевой зоны мозга, ответственной за когнитивные процессы и память. Углубленный трехмерный анализ позволил зафиксировать уменьшение плотности подобных контактов на дендритах конкретного типа нейронов у годовалых особей в сопоставлении с трехмесячными.

Создатели акцентируют внимание на том, что полученные данные носят исключительно фундаментальный характер и получены в ходе доклинических экспериментов, а потому не могут напрямую экстраполироваться на механизмы возрастного увядания человеческого интеллекта.

Разработчики акцентируют внимание на том, что релиз охватывает не только готовые алгоритмы, но и исчерпывающий массив исходных данных, средства валидации и полный пайплайн исследования. Тем не менее, они предостерегают: поскольку обучение моделей велось преимущественно на маркере PSD95, при переходе на иные биологические метки или другие протоколы съемки потребуется дополнительная адаптация и экспертный контроль.

Источник: iXBT