От аналогового к цифровому: 3D-модели с использованием ИИ для анатомических исследований

Было время, не так давно, когда таким ученым, как Кейси Холлидей, требовались скальпели, ножницы и даже собственные руки для проведения анатомических й. Но теперь, благодаря последним достижениям в области технологий, Холлидей и его коллеги из Университета Миссури используют искусственный интеллект (), чтобы заглянуть внутрь животного или человека — вплоть до одного мышечного волокна — без разреза.


Холлидей, адъюнкт-профессор патологии и анатомических наук, сказал, что его лаборатория в Медицинской школе MU — одна из немногих лабораторий в мире, которые в настоящее время используют этот высокотехнологичный подход.

ИИ может научить компьютерные программы идентифицировать мышечное волокно на изображении, таком как компьютерная томография. Затем исследователи могут использовать эти данные для разработки подробных компьютерных -моделей мышц, чтобы лучше понять, как они взаимодействуют в организме для управления моторикой, сказал Холлидей.

Холлидей вместе с некоторыми из своих нынешних и бывших учеников сделал это недавно, когда они начали изучать силу укуса крокодила.

«Уникальность крокодиловых голов заключается в том, что они плоские, и у большинства животных, которые в ходе эволюции научились очень сильно кусаться, таких как гиены, львы, тираннозавры и даже люди, очень высокие черепа, потому что все эти челюстные мышцы ориентированы вертикально». — сказал Холлидей. «Они устроены таким образом, что прикладывают большую вертикальную силу укуса ко всему, что они едят. Но мышцы крокодила ориентированы более горизонтально».

Трехмерные модели архитектуры мышц могут помочь команде определить, как мышцы ориентированы в головах крокодилов, чтобы увеличить силу их укуса. Руководить этой работой помогает один из бывших студентов Холлидея, Калеб Селлерс, который в настоящее время является исследователем с докторской степенью в Чикагском университете.

«Челюстные мышцы долгое время изучались у млекопитающих с предположением, что относительно простые описания мышечной анатомии могут многое рассказать вам о функции черепа», — сказал Селлерс. «Это исследование показывает, насколько сложна анатомия челюстных мышц у группы рептилий».

Лаборатория Холлидея впервые начала экспериментировать с трехмерными изображениями несколько лет назад. Некоторые из их первых результатов были опубликованы в 2019 году в исследовании, проведенном в Интегративная биология организмов который показал развитие 3D-модели скелетных мышц европейского скворца.

Переход в цифровой мир