Badanie ryzyka zaburzeń psychicznych
Systemy biologiczne są skomplikowane i generują wysoki poziom szumu. Wyjaśnienie takich systemów wymaga interdyscyplinarnej wiedzy eksperckiej z dziedzin takich jak matematyka, inżynieria, neuronauka i psychiatria. Pod egidą projektu IAFBG (Integration of analyses among fMRI, biophysical models and genetic data) naukowcy z powodzeniem pracowali nad integracją danych genetycznych i pochodzących z badań fMRI z modelami matematycznymi. Głównym problem dotyczącym zaburzeń psychicznych jest dokładna diagnoza, szczególnie gdy objawy są podobne (przykładowo w schizofrenii i zaburzeniach dwubiegunowych). Naukowcy przygotowali nowatorską metodę statystyczną do identyfikacji cech wspólnych. Dodatkowo przygotowali dwa potencjalne biomarkery do wykrywania padaczki. Metody takie mogą przyczynić się do stworzenia bazy danych wskaźników biochemicznych do diagnozowania różnicowego zaburzeń psychicznych. Naukowcy stworzyli zestaw narzędzi do czasoprzestrzennej analizy przyczynowości Granger’a, który jest dostępny online. Narzędzia te mogą być użyteczne w wykrywaniu nieprawidłowego przepływu informacji u pacjentów z zaburzeniami psychicznymi poprzez jego monitorowanie przy użyciu danych z obrazowania mózgu. Użyto nowatorskich modeli nowo opisanego zachowania neuronów polegającego na generowaniu salwy impulsów. Uczestnicy projektu IAFBG zidentyfikowali mechanizm regulujący propagację synchronizacji poprzez oksytocynę i inhibicję neuroprzekaźników. Odkrycia te mogą posłużyć do analizy odpowiedzi na podawanie hormonów i glutaminianu podczas leczenia zaburzeń psychicznych. Stworzono również metody analizy zebranych zachowań dynamicznych w sieciach sparowanych dynamicznych układów, takich jak sieci neuronowe i systemy uczące się. Do stworzenia innowacyjnego podejścia badacze wykorzystali fMRI i dane genetyczne. Metoda ta powiązała pojedynczy polimorfizm nukleotydowy genu DISC-1 w przedklinku (kluczowym obszarze mózgu) ze schizofrenią. Ten schemat jest już stosowany przez inne współpracujące grupy badawcze w Chinach i Wielkiej Brytanii. Przy użyciu danych z fMRI i modelowania obliczeniowego, uczestnicy projektu IAFBG scharakteryzowali starzenie mózgu z wykorzystaniem funkcjonalnej entropii jako miary liczby wzbudzanych neuronów i przewodnictwa bodźców. Samo narzędzie obliczeniowe może być użyte do wykrywania patologicznych zmian w neuronach i neuroprzekaźnikach. Oprócz transferu wiedzy poprzez publikacje artykułów i konferencje, działalność uczestników projektu ułatwi dalszą współpracę między Chinami i Europą. Kliniczne zastosowanie narzędzi takich jak analiza fMRI do diagnozowania i identyfikacji dziedziczonego zagrożenia zaburzeń psychicznych może zwiększyć skuteczność diagnozy i terapii. To z kolei powinno polepszyć rokowania i jakość życia pacjentów.
