Dicembre 1, 2022

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Nuovo sistema di visione artificiale progettato per analizzare le cellule in video microscopici

Des chercheurs de l’Université Carlos III de Madrid (UC3M) ont développé un sistema basato sulle tecniche di visione per l’ordinatore che consente l’analisi automatica di video biomedici capturées par microscopie afin de caractériser des ausiliari cell appelles de comules Pictures.

Sviluppate dal team di ingegneri dell’UC3M, queste nuove tecnologie sono state utilizzate per effettuare misurazioni sui tessuti viventi, in una ricerca condotta con gli scienziati del Centro nazionale per la ricerca cardiovascolare (CNIC nel suo acronimo spagnolo). Di conseguenza, il team ha scoperto che i neutrofili (un tipo di cellula immunitaria) mostrano comportamenti diversi nel sangue durante i processi infiammatori e ha determinato che uno di essi, causato dalla molecola Fgr, è legato allo sviluppo di malattie cardiovascolari. Questo lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista naturaPotrebbe consentire lo sviluppo di nuovi trattamenti per ridurre le conseguenze degli attacchi di cuore. Hanno partecipato allo studio ricercatori della Vithas Foundation, dell’Università di Castilla-La Mancha, dell’Agenzia per la scienza, la tecnologia e la ricerca di Singapore (ASTAR) e dell’Università di Harvard (USA).

“Il nostro contributo è la progettazione e lo sviluppo di un sistema completamente automatizzato, basato su tecnologie di visione artificiale, che ci consente di caratterizzare le cellule oggetto di studio analizzando i video acquisiti dai biologi utilizzando la tecnologia della microscopia intraorbitale”, spiega uno degli autori di questo articolo. Lavoro, Professor Fernando Diaz de Maria, Capo del Gruppo di Elaborazione Multimediale UC3M. Sono state ottenute misurazioni automatiche della forma, delle dimensioni, della motilità e della posizione rispetto ai vasi sanguigni di alcune migliaia di cellule, rispetto agli studi biologici convenzionali che in genere si basano sull’analisi di alcune centinaia di cellule marcate manualmente. In questo modo è stato possibile eseguire un’analisi biologica più avanzata con maggiore significatività statistica.

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Questo nuovo sistema ha molti vantaggi, secondo i ricercatori, in termini di tempo e precisione. In generale, “non è possibile tenere per mesi un esperto biologo a dividere le cellule e a tracciarle su videocassetta. D’altra parte, per dare un’idea approssimativa (perché dipende dal numero di cellule e dalla profondità del volume 3D), il nostro il sistema impiega solo 15 minuti per analizzare un video di 5 minuti”, come spiega uno dei ricercatori, Evan Gonzalez Diaz, professore associato presso il Dipartimento di Teoria dei segnali e della comunicazione presso UC3M.

Le reti neurali profonde, gli strumenti su cui si basano questi ingegneri per la segmentazione e il rilevamento delle cellule, sono essenzialmente algoritmi che imparano dagli esempi, quindi per implementare il sistema in un nuovo contesto, è necessario creare esempi sufficienti per consentirne l’addestramento. Queste reti fanno parte delle tecnologie di apprendimento automatico, che a loro volta sono una specialità nel campo dell’intelligenza artificiale (AI). Inoltre, il sistema include altri tipi di metodi statistici e modelli ingegneristici, tutti descritti in un altro articolo, recentemente pubblicato in Analisi dell’immagine medica Giornale.

Il software che implementa il sistema è versatile e può essere adattato ad altri problemi nel giro di poche settimane. In effetti, lo stiamo già applicando in vari altri scenari, studiando il comportamento immunitario dei linfociti T e delle cellule dendritiche nei tessuti cancerosi. I risultati intermedi sono promettenti, afferma Miguel Molina Moreno, uno dei ricercatori del team UC3M.

Tuttavia, quando conducono ricerche in quest’area, i ricercatori sottolineano l’importanza del lavoro di squadra interdisciplinare. Fernando Diaz de Maria conclude che “in questo contesto, è importante riconoscere gli sforzi di comunicazione passati tra biologi, matematici e ingegneri, che è essenziale per comprendere i concetti di base di altre discipline, prima che si possano compiere reali progressi”.

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Video Youtube: https://youtu.be/EiTAvmQkyIo