Medipix3 opracowany przez Europejską Organizację Badań Jądrowych CERN, to jeden z rodziny chipów służących do wykrywania i obrazowania różnego rodzaju cząstek. Badania nad nim trwają już od wielu lat, lecz dopiero po odpowiednim dopracowaniu zyskuje teraz miano najdokładniejszego skanera umożliwiającego analizę anatomiczną i molekularną.

Działa on podobnie do kamery, która wykrywa i zlicza każdą uderzającą w piksele cząsteczkę, gdy jej migawka jest otwarta. Uzyskane w ten sposób dane sprzężone są z algorytmami generującymi kolorowe obrazy 3D. Każda z odczytanych przez detektor energii i tym samym każdy typ tkanek, przekładany jest na inny odcień danej barwy. Technologia ta pozwala nawet na rozróżnianie od siebie wody, tłuszczu, wapnia będącego podstawowym budulcem kości a także i markerów nowotworowych.

Cechuje się on bardzo dużą precyzją i czułością energetyczną, co oznacza, że nawet niewielkie różnice pomiędzy energiami poszczególnych cząsteczek są możliwe do zarejestrowania przez detektor. Dodatkową zaletą jest fakt otrzymywania przez pacjenta niskiej dawki promieniowania w stosunku do obecnie stosowanych metody obrazowania. Dzięki temu uzyskujemy nowy, ogromny potencjał diagnostyczny o niespotykanej wcześniej dokładności i bez inwazyjności. Otrzymujemy bowiem nową metodę, która jednocześnie sprawdzi się zarówno w schorzeniach ortopedycznych, onkologicznych, jak i nawet zaburzeniach działania układu krążenia.

Po wcześniejszych próbach i eksperymentach, które dały pozytywne rezultaty, teraz zespół rozszerza swoje badania na pacjentów ortopedycznych i reumatologicznych uczestniczących w badaniu klinicznym w Nowej Zelandii. Projekt będzie pierwszym na świecie zastosowaniem skanera w takich dziedzinach.

Źródło : CERN, Mars Bioimaging

Artykuł Nowa technologia CERN umożliwia kolorowe zdjęcia rentgenowskie 3D – Medipix3 pochodzi z serwisu TestHub.pl.

W dużym uproszczeniu jest to napromienianie ciała izotopem promieniotwórczym w obszarze guza tak, aby ogromna ilość energii, która jest uwalniana podczas tego procesu zniszczyła wadliwe tkanki. W zależności od rodzaju nowotworu, radioizotop ten podaje się bezpośrednio w miejsce guza lub też umieszcza się go w odpowiedniej odległości i naświetla nim ciało pacjenta.

Planowanie radioterapii to skomplikowany proces. Na podstawie uzyskanych wcześniej obrazów ciała, fizycy medyczni w pierwszej kolejności muszą obrysować kontur guza oraz zakreślić pewne marginesy bezpieczeństwa. Dodatkowo należy również uwzględnić narządy krytyczne, czyli te, które znajdują się w pobliżu nowotworu i mogą być narażone na otrzymanie dawki promieniowania. Z uwagi na jego różne, bardzo nieregularne kształty i skomplikowane do naświetlenia położenia, często jest to bardzo wymagające i czasochłonne. Tutaj z pomocą przychodzi nam sztuczna inteligencja.

InnerEye to projekt firmy Microsoft, który ma szansę zrewolucjonizować ten proces. Został on ogłoszony w 2008 roku, jednak jego rozwój nadal trwa i popularność rośnie. Opiera się on na automatyzacji procesu bez udziału specjalisty. Na podstawie kolejnych przypadków opracowywanych przez ludzi, program sam uczy się jak obrysowywać guzy oraz narządy krytyczne. Warto wspomnieć, że dane są w pełni zanonimizowane. We wdrażaniu programu głównie skupiono się na nowotworach gruczołu krokowego, lecz już następne na liście są guzy mózgu. W dłuższej perspektywie, wdrożenie tego projektu pozwalałoby na wprowadzenie „dynamicznego” układania planów. Obecnie wykonuje się go tylko raz, przed rozpoczęciem terapii. Usprawnienie i automatyzacja tego procesu mogłaby dać możliwość dostosowywania na bieżąco leczenia na podstawie obecnego rozmiaru guza czy jego położenia.

Wprowadzenie na stałe takiego systemu pozwala nie tylko oszczędzić czas, ale także poprawić jakość planowania. Jest to więc kolejny przykład na to, że nowe technologie nie tylko mogą dostarczać rozrywkę, ale również kiedyś uratować nam życie.

Źródło : The Guardian

Artykuł Sztuczna inteligencja rewolucjonizuje leczenie nowotworów – InnerEye pochodzi z serwisu TestHub.pl.

A więc super zmysły… czyż nie byłoby wspaniale, gdybyśmy słyszeli, o czym ludzie szepczą za naszymi plecami? Czy też, gdy moglibyśmy czytać rozkład jazdy na przystanku znajdującego się po drugiej stronie ulicy? Każdy z nas dramatycznie różni się zdolnościami percepcyjnymi dla wszystkich z naszych zmysłów. Czy naprawdę musimy się z tym pogodzić? Czy też możemy zrobić coś, aby je polepszyć?

Różnice w umiejętnościach percepcyjnych są najbardziej zauważalne w zmysłach o większej wartości – takich jak słuch i wzrok. Oczywiście, istnieją wyjątki i można spotkać tzw. supertasters (z ang. ludzie z dużo bardziej wyczulonymi kubkami smakowymi), są oni w stanie rozpoznać subtelniejsze różnice pomiędzy smakami. Cecha ta jest związana z liczbą dostępnych receptorów smakowych na czubku języka. Niekoniecznie jest to dobra wiadomość, ponieważ ich jama ustna jest mniej odporna na irytacje spowodowanej przez np. alkohol lub papryczki chilli.

Pewne badania wykazały, że kobiety mają lepszy zmysł dotyku. Co ciekawe, nie jest to spowodowane tylko i wyłącznie przez różnice płci, ale przez posiadanie mniejszych dłoni. Znaczy to, że receptory dotyku są bliżej siebie i umożliwiają percepcje w wyższej jakości. Zatem, jeśli mężczyzna i kobieta mają podobne rozmiary palców, to ich zmysł dotyku będzie podobny.

Nauczanie percepcyjne

Receptory czuciowe na naszym ciele, w większości, ustanawiają limit tego, co możemy odczuć. Jednakże nie jest to koniec historii. Nasze postrzeganie jest dużo bardziej plastyczne, niż wcześniej zakładano. Dziedzina nauki znana jako „nauczanie percepcyjne” pomaga nam zrozumieć postrzeganie i to, w jaki sposób możemy je ulepszyć.

Przeprowadzono badania, które pokazały, że sposób podobny do tego używanego do pracy nad naszymi umiejętnościami sportowymi lub językowymi, może być przydatny podczas treningu zmysłowego. Niezależnie czy jest to trening wzroku, słuchu czy smaku, uczestnikowi daje się szeroką gamę bodźców zmysłowych, które różnią się łatwością w ich identyfikacji. Biorąc za przykład dotyk, mogą być to fale wibracji wysyłane przy użyciu podkładek założonych na palec; mogą się one różnic częstotliwością wibracji.

Następnie, uczestnik musi zadecydować czy dane bodźce były takie same, czy też nie. Procedura normalnie zaczyna się od dość łatwej do odczucia różnicy (bardzo różne stymulanty) i progresywnie staje się to trudniejsze. Zgromadzone odpowiedzi (poprawne i błędne) użyte są jako pewnego rodzaju feedback (z ang. opinia), który jest fundamentalny w procesie nauki. Dzięki temu ludzie mają okazję dopasować to, co widzą/czują do tego, co zostało przypisane do użytych bodźców.

Przez długi czas sądzono, że tego typu trening jest jedyną możliwością poprawienia zmysłów, ale nie jest to do końca prawdą; o tuż, poprawa może nastąpić bez robienia niczego lub bez naszej świadomości. W jednym z przypadków naukowcy trenowali uczestników poprzez obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI). Ich celem było wygenerowanie wzoru aktywności mózgu, który byłby odpowiedni do tego powstałego na skutek interakcji z danym bodźcem. Dało to możliwość sprawdzenia, jak dobrze idzie im generowanie takiego wzoru – proces ten to tzw. neurofeedback. Na koniec treningu, uczestnicy zostali poproszeni o zidentyfikowanie różnych bodźców wizualnych. Wyszło na to, że byli szybsi i dużo trafniejsi podczas identyfikacji tych właśnie bodźców, nawet jeśli wcześniej ich nie widzieli.

Dramatyczne rezultaty

W jakim stopniu możemy oczekiwać, że rozwiniemy super zmysły? To w dużej mierze zależy od tego, jak długo i z jaką intensywnością trenujemy oraz od efektywności naszego treningu. Istnieje możliwość znacznej poprawy; w naukowych badaniach zostało udowodnione, że trening może polepszyć zmysł dotyku nawet o 42%, po tylko 2-godzinnej sesji. Zaskakujące jest to, że niektóre badania pokazują dużo większą poprawę od tej, na którą powinien pozwolić dany receptor – jest to tzw. zakres Hiperacuity.

Dla przykładu spójrzmy na wzrok – niektórzy ludzie są w stanie widzieć ostrzejszy obraz, nawet jeśli poszczególne receptory w oku na to nie pozwalają. Aby to lepiej zobrazować, za przykład użyję pikseli w zdjęciu – zatem większa liczba pikseli równa się większej liczbie detali, które widzimy. W przypadku Hiperacuity, ludzie widzą lepiej, niż dana rozdzielczość powinna im na to pozwolić (istnieją podobne odkrycia, jeśli chodzi o inne zmysły – wliczają dotyk i słuch).

Jak więc jest to możliwe? To wszystko dzięki mądremu procesowi w mózgu; nasz mózg patrzy na całą sieć połączeń receptorów, aby zdeterminować, gdzie jest „środek ciężkości” danego obrazu – odkrywając pozycje i kształt poprzez przestrzenne grupowanie informacji w tej właśnie sieci. Wychodzi na to, że zaskakująca liczba zmysłów jest w większym stopniu zależna od pracy mózgu niż od samych organów recepcyjnych.

Trening wizualny nie wyostrza fotoreceptorów w oku. Informacja trafia przez ten sam receptor co zawsze, lecz trening pozwala mózgowi na pozbycie się zakłóceń i bardziej efektywnego „nastrojenia” sygnału czuciowego.

Kolejnym dowodem na to, że uczenie nie odbywa się na poziomie receptorów czuciowych, jest to, że nauczanie czuciowe się rozpowszechnia. Dla przykładu, jeśli trenujesz odczucie na jednym z palców dłoni, to efekt treningu będzie również widoczny na innych palcach, które są połączone w mózgu.

Jaka jest przyszłość tego fenomenu?

Fakt, że możemy trenować nasz mózg, aby poprawić sposób, w który przetwarzamy informacje pozyskane za pomocą naszych zmysłów, jest dla nas dobrą wiadomością. Nie mniej jednak wydajność naszych zmysłów maleje z wiekiem.

Patrząc na pozytywy, naukowcy i programiści pracują razem, aby super zmysły stały się rzeczywistością – używając wspomnianej koncepcji nauki percepcyjnej, budują oni aplikacje, które pomogą nam w trenowaniu naszego mózgu. Te aplikacje nie obejdą problemu starzenia się lub innych wadliwości (niektóre są nawet nieefektywne albo oparte na wątpliwych badaniach naukowych). Jednakże dobrze zaprojektowane aplikacje mogą doprowadzić do znaczącej poprawy. Istnieją nawet dowody, że ów trening zmysłów, może być przydatny w życiu codziennym, na przykład trening wizualny dla polepszenia celności graczy baseballa.

Niektóre są już dostępne w sieci, takie jak UltimEyes – aplikacja zaprojektowana przez badaczy nauczania percepcyjnego na University of California w Riverside. Mają oni również prototyp dla trenowania słuchu. Coraz więcej innych developerów i naukowców podąża ich śladem. Niedługo może okazać się, że będziemy mieć możliwość modyfikacji własnej percepcji sensorycznej w naszej dłoni – no dobra, w telefonie w naszej dłoni…

Wraz z szybkim rozwojem nauki idziemy do przodu z fantastycznymi okazjami do zmaksymalizowania funkcji naszych zmysłów, pomocy osobom w rehabilitacji lub po prostu, aby być jeszcze bardziej odlotowymi ludźmi.

Autor: Harriet Dempsey-Jones
Tłumaczenie: Mateusz Siemiński
Artykuł w języku angielskim dostępny na The Conversation.

Artykuł Super zmysły – czy możemy je rozwinąć? pochodzi z serwisu TestHub.pl.