Новое российское ПО SpineTool для анализа нейронных сетей поможет лечить деменцию
Учёные Санкт‑Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали ПО SpineTool, которое описывает и анализирует форму дендритных шипиков — отростков, образующих связи между клетками, формирующими нейронные связи. Программа позволит понять процессы нейродегенерации и увидеть изменения, которые происходят в нейронах. Статья о SpineTool опубликована в британском научном издании Scientific Reports, который входит в группу журналов Nature.
Научный сотрудник Лаборатории молекулярной нейродегенерации Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ Екатерина Пчицкая рассказала, что форма дендритных шипиков меняется при болезнях Альцгеймера, Паркинсона, Дауна и даже при приёме психостимуляторов. Обычно такие изменения происходят очень быстро, и новый софт позволяет количественно оценить эти изменения.
Для изучения процессов в головном мозге учёные используют специально выращенные в стерильных условиях нейроны мозга мышей. Они близки по строению к нейронам человеческого мозга. Специалисты изучают, как эти структуры развиваются и формируют новые отростки и синапсы. Их модифицируют специальным образом, чтобы они вырабатывали флуоресцентный белок зелёного цвета — это позволяет получать их изображения в высоком качестве.
SpineTool пошагово анализирует получаемые изображения и строит трёхмерную модель отростков, отражающую их форму. Ранее форму шипиков было принято описывать с помощью числовых значений длины, ширины и объёма, однако это даёт слишком абстрактное представление об их реальном строении. Российские учёные же предложили выделять в изображении шипика отрезки и строить гистограмму на их основе.
Дендритные шипики делятся на три типа: грибовидные, тонкие и пеньковые. Считается, что грибовидные самые стабильные, поскольку они существуют до нескольких месяцев и отвечают за длительную память, отметила Пчицкая. Интересно, что компьютеру удалось классифицировать шипики с той же точностью, что и человек. Однако, когда учёные дали программе возможность самостоятельно проанализировать массив данных, SpineTool разделила отростки на пять типов, а не на три.
ПО SpineTool имеет открытый исходный код, программу могут свободно использовать учёные со всего мира.
