Derin uyku sırasında beyinde su benzeri bir sıvı dolaşır ve Alzheimer gibi hastalıklarla bağlantılı metabolik atıkları temizler. İlk kez 2012'de öncü nörobilimci Maiken Nedergaard tarafından tanımlanan bu glenfatik sistem, canlı insanlarda incelenmesi son derece zor olmayı sürdürüyor — özellikle de sıvının gerçekte ne kadar hızlı hareket ettiği.
Şimdi Rochester Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir ekip, bu soruyu fizik-bilgili yapay zekâ sayesinde yanıtladı. Science Advances'te yayımlanan çalışmada araştırmacılar, boyanın beyin dokusunda yayılma videolarıyla sinir ağları eğitti ve ardından yapay zekâyı MRI verilerinden sıvı akış hızlarını hesaplamak için kullandı — geleneksel MRI bu kadar yavaş akışlar için bunu yapamıyor.
Sonuçlar iki çok farklı yol ortaya koydu: Kafatası ile beyin arasındaki yüzeye yakın açık alanlarda sıvı saniyede birkaç mikron hızla ilerliyor. Ancak beyin dokusunun derinliklerinde sıvı yaklaşık 50 kat daha yavaş hareket ediyor.
"Akış hızlarındaki fark dramatikti," diyor çalışmanın kıdemli yazarı, Rochester'dan makine mühendisliği profesörü Douglas Kelley. Çalışmaya Brown Üniversitesi ve Kopenhag Üniversitesi'nden araştırmacılar da katıldı. "Bütün beyni görüntülemek istiyorsanız MRI harika bir yaklaşım — ama en azından bu kadar yavaş akışlar için sıvı akış hızını yakalayamıyor."
Ekip şu anda normal sıvı akışına ilişkin temel ölçümleri oluşturmak için fareler kullanıyor ve yapay zekâ araçlarını geliştiriyor. Uzun vadeli hedef, yöntemi insanlara uyarlamak: İnsan beyninin içinde ve çevresindeki sıvı dolaşımını ölçmek, klinisyenlerin Alzheimer ile ilişkili dolaşım sorunlarını tespit etmesine, yaşamın erken dönemlerinde zayıf dolaşımı taramasına ya da bir sarsıntının beynin temizlik sistemini bozup bozmadığını kontrol etmesine olanak tanıyabilir.
"Bir gün bir Alzheimer hastasının beyninde zayıf dolaşım olup olmadığını görebilmeyi, hatta Alzheimer'ı savuşturmak için yaşamın erken dönemlerinde zayıf dolaşımı tarayabilmeyi umuyoruz," diyor Kelley. "Bu çalışma bizi bir adım daha yaklaştırıyor." Araştırma, NIH Ulusal Tamamlayıcı ve Bütünleştirici Sağlık Merkezi ile NIH BRAIN Initiative tarafından desteklendi.
