Российские ученые представили ПО для изучения деменции

Учёные Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали ПО SpineTool, которое подробно описывает и анализирует форму дендритных шипиков — отростков, связывающих клетки и формирующих нейронные связи. При помощи этой программы ученые могут изучить процессы нейродегенерации и увидеть изменения, которые происходят в нейронах. Научная статья о SpineTool была опубликована в британском журнале Scientific Reports, входящем в группу изданий Nature.

Екатерина Пчицкая, научный сотрудник Лаборатории молекулярной нейродегенерации Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ, объяснила, что при болезнях Альцгеймера, Паркинсона, Дауна и даже при применении психостимуляторов форма дендритных шипиков изменяется. Обычно такие изменения происходят быстро, и новое программное обеспечение позволяет количественно оценить эти изменения.

Для изучения процессов в головном мозге учёные используют нейроны мозга мышей, которые выращивают в стерильных условиях. Эти нейроны очень похожи по строению на нейроны человеческого мозга. Специалисты изучают, как эти структуры развиваются и формируют новые отростки и синапсы.

Они модифицируют эти нейроны таким образом, чтобы они начали производить зеленый флуоресцентный белок. Это позволяет получить изображения высокого качества.

Одной из функций программы SpineTool является последовательный анализ изображений и создание трехмерной модели отростков с помощью их формы. Раньше шипики были описаны числовыми параметрами, такими как длина, ширина и объем, однако это лишь абстрактное представление их структуры. Российские ученые предложили новый подход, который основывается на выделении отрезков изображения шипика и создании гистограммы.

Дендритные шипики могут быть классифицированы на три типа: грибовидные, тонкие и пеньковые. Грибовидные шипики считаются самыми стабильными, поскольку они существуют длительное время и отвечают за сохранение долговременной памяти, отметила Пчицкая. Интересно, что компьютер смог классифицировать шипики так же точно, как человек. Однако, когда ученым дали возможность программе самостоятельно проанализировать данные, SpineTool разделила отростки на пять типов, вместо обычных трех.

Программа SpineTool имеет открытый исходный код и может быть свободно использована учеными по всему миру.