Български учени използват ИИ в борбата срещу Алцхаймер

По време на Европейската нощ на учените институтът GATE представи как големите данни и машинното самообучение помагат за оценката на риска и диагностиката при заболяването на Алцхаймер. Българските учени дават своя принос за анализирането на човешкия геном и на маркерите, които могат да помогнат за намирането на лекарство.

"Болестта на Алцхаймер е изключително важна и недобре изучена, тъй като няма достатъчно убедителни резултати, които да ни кажат на какво точно се дължи и как може да бъде лекувана. Причината за това отчасти е, че болестта се развива по различен начин и с различна скорост при отделните хора. Засега няма известно лечение, но има различни методи, чрез които може до някаква степен да се забави развитието й", обяснява доц. Деян Палежев, ръководи дейностите в областта "Дигитално здравеопазване" в GATE.

Българските експерти използват методите за анализ на големи данни - изкуствен интелект, машинно самообучение, статиката и биоинформатика - за да решат част от проблемите, свързани с болестта, обединявайки различни видове данни от множество медицински изследвания. По този начин те се опитват да открият гените, които водят до развитието на Алцхаймер, като си сътрудничат със свои колеги от "Йейл", "Станфорд", "Оксфорд" и други.

"При болестите един от основните проблемите е дали има разлики на ниво ДНК между болен и здрав човек, като се използва т.нар. референтен геном. Тези разлики, които са свързани с болестта, може да са много малки - един нуклеотид - или да са по-сложните структурни варианти. Работим с колеги от Щатите по алгоритъм за намирането на тези по-комплексни структурни варианти в човешкото ДНК, които се срещат по-често при болните, отколкото при здравите хора", посочва експертът.

Синтетичните данни

Друго основно предизвикателство в изучаването на болестта на Алцхаймер е свързано с качеството на самите данни. Обикновено клиничните проучвания са тежки, защото изискват събирането на достатъчен брой пациенти и редовни посещения в продължение на месеци, за да се събере достатъчен обем информация. Често се получава сравнително малка извадка и прекалено голяморазмерни данни, разкрива Палежев.

По думите му един от начините да се реши този проблем е чрез използването на синтетични данни и именно това е част от проектите, по които работи институт. Българските учени са генерирали синтетични данни от РНК секвениране, на база на които могат да определят кои от методите на машинното самообучение ще работят най-добре при отделните сценарии за разликата между 2 групи хора - болни и здрави - спрямо нивата на изразяване на гените. Методите, които се окаже, че работят по-добре, могат да бъдат използвани съответно при работа с реални данни.

"Има много проблеми, които са свързани с болестта на Алцхаймер и никоя научна организация, дори в по-богатите държави, не може да се справи сама с тях. За да решим тези проблеми, свързани с комплексни варианти на ниво ДНК или диференциална експресия на ниво РНК, използваме различни методи от изкуствен интелект, машинно самообучение и наистина работим с големи данни", подчертава Палежев. Той допълва, че последната база данни с ДНК, до която са получили достъп, достига 500 терабайта и за тяхната обработка разчитат на възможностите на суперкомпютъра на Института по информационни и комуникационни технологии към БАН, без който не биха успели да се справят.

Институтът GATE показа още как големите данни и изкуственият интелект помагат за разрешаването на редица предизвикателства в областта на моделирането, симулацията и визуализацията на градската среда, както и при борбата с дезинформацията.

Снимка: geralt, Pixabay