Usiigaci نرم افزاری برای ردیابی حرکت سلول‌ها

Usiigaci نرم افزار یادگیری ماشینی
0 ۰

هم نوزاد در حال رشد و هم بزرگسالان مسن یک ویژگی مشترک دارند: بسیاری از سلول‌هایی که بدنشان را تشکیل می‌دهند، همیشه در حال حرکت هستند. همانطور که انسانها برای کار حرکت می کنند، سلول ها در بدن مهاجرت می کنند تا کار خود را انجام دهند. زیست شناسان از مدت‌ها پیش برای اندازه‌گیری حرکت و تغییر مورفولوژی سلول‌ها در طول زمان تلاش کرده‌اند، اما در حال حاضر، دانشمندان در موسسه علوم و فن‌آوری اوکیناوا یک ابزار مناسب به نام Usiigaci براساس یادگیری ماشینی برای انجام این کار ابداع کرده‌اند.

با استفاده از یادگیری ماشینی، محققان یک نرم‌افزار طراحی کردند تا عکس‌های میکروسکوپی از سلول‌های مهاجر را تجزیه و تحلیل کنند. آن‌ها این نرم‌افزار Usiigaci، که در زبان محلی به ردیابی شکل اشیا اشاره دارد، به عنوان ابزار ابتکاری که شمای تغییر شکل سلول‌های منفرد را شناسایی می‌کند، نامگذاری کردند.

در رحم، سلول نوزاد به محل دقیق مهاجرت می شود به طوری که هر دست، پا و اندام در محل مناسب خود رشد می کند. سلول‌های ایمنی بدن ما در بدن درحال گردش هستند تا زخم‌ها را بعد از آسیب ترمیم کنند. سلول‌های سرطانزا با عبور از بدن، تومورها را گسترش می‌دهند و تومورها را به بافت‌های جدید گسترش می‌دهند. برای تست اثربخشی داروهای جدید، توسعه دهندگان دارو، حرکت سلول‌ها را قبل و بعد از درمان ردیابی می‌کنند. نرم افزار Usiigaci کاربردی در همه این زمینه‌ها و موارد دیگر پیدا می‌کند.

Hsieh-Fu Tsai، اولین مولف این مطالعه، گفت:

این یک راه‌حل همه‌جانبه است که ما آن را از تصاویر خام گرفته تا داده‌های کمی در رابطه با مهاجرت سلول به دست آوریم. نرم‌افزار ما حداقل ۱۰۰ برابر سریع‌تر از روش‌های دستی است، که در حال حاضر استاندارد طلایی برای این نوع آزمایش‌ها هستند، زیرا کامپیوترها هنوز به اندازه کافی قوی نیستند.

پروفسور Amy Shen، پژوهشگر اصلی و نویسنده ارشد این مطالعه گفت:

ما امیدواریم این نرم افزار بتواند برای جامعه علمی بسیار مفید باشد. برای هر مطالعه بیولوژیکی یا غربالگری دارویی، شما به ردیابی پاسخ‌های سلولی در مقابل محرک‌های مختلف نیاز دارد و می‌توانید از این نرم‌افزار استفاده کنید.

یادگیری ماشینی Usiigaci را تطبیق‌پذیر می‌کند

دانشمندان به منظور مشاهده سلول‌ها در زیر میکروسکوپ، اغلب آن‌ها را در رنگ فرو میبرند و یا ژن های آن ها راب ه گونه‌ای تنظیم می‌کنند تا آن‌ها با رنگ‌های مشخصی بدرخشند. اما سلول‌های رنگ‌آمیزی شده حرکت خود را تغییر می‌دهند، که به نوبه خود نتایج تجربی را از بین می‌برد.

برخی دانشمندان تلاش می‌کنند تا مهاجرت سلول را بدون کمک برچسب‌های فلورسنت، با استفاده از روش‌های به اصطلاح “عاری از برچسب” مطالعه کنند، اما به سرعت به یک مشکل دیگربرخورد می‌کنند؛ سلول‌های بدون برچسب در پس‌زمینه تصاویر میکروسکوپی با هم ترکیب می‌شوند، و این باعث می‌شود که آن‌ها به طور باور نکردنی  تجزیه و تحلیل توسط نرم‌افزارهای موجود کامپیوتر را دشوار سازند.

Usiigaci، با دادن این امکان به دانشمندان به صورت، آموزش نرم افزار در طول زمان، مانع این مشکل می‌شود. یک یاد گیرنده سریع، این برنامه به سرعت با مجموعه‌های جدیدی از داده‌ها تطبیق می‌یابد و می‌تواند به راحتی حرکت سلول‌های تکی را ردیابی کند، حتی اگر آنها مثل مسافران در مترو تهران به هم فشرده شوند!

Tsai گفت:

اکثر نرم افزارها نمی‌توانند سلول‌های با تراکم تراکم بالا را تشخیص بدهند؛ اساسا، آنها به یک کره تبدیل می‌شوند. با نرم‌افزار ما، حتی اگر سلول‌ها لمس شوند، می‌توانیم به درستی کار کنیم. ما در واقع می‌توانیم ردیابی تک سلولی را در کل آزمایش انجام دهیم.

Usiigaci در حال حاضر سریع‌ترین نرم‌افزاری است که قادر به ردیابی حرکت سلول‌های بدون برچسب در دقت سلول منفرد بر روی یک لپ‌تاپ شخصی می‌باشد.

نرم افزار از مغز انسان را تقلید می‌کند

محققان Usiigaci را برای پردازش تصویر طوری طراحی کردند که انگار یک مغز ساده شده انسان است. این استراتژی نرم‌افزار را قادر می‌سازد تا شکل سلول‌های تکی را ردیابی کرده، لحظه حرکت آن‌ها را کنترل کرده و آن اطلاعات را به اعداد crunchable تبدیل کند.

این برنامه حول یک زیرساخت یادگیری ماشینی معروف به “شبکه‌های عصبی پیچشی” ساخته شده‌است. به طور تقریبی بر این اساس که چگونه سلول‌های مغزی با هم کار می‌کنند تا اطلاعات دریافتی از دنیای خارج را پردازش کنند.

با نگاه به جلو، هدف محققان توسعه شبکه‌های عصبی برای شناسایی مولفه‌های مختلف درون سلول‌ها به جای شکل آن‌ها است. با استفاده از این ابزارها، دانشمندان به راحتی می‌توانند ارزیابی کنند که آیا یک سلول سالم است یا بیمار، جوان است یا مسن، از یک دودمان ژنتیکی است و یا از یک نژاد دیگر مشتق شده‌است. مانند Usiigaci، این برنامه‌ها در زیست شناسی بنیادین، تحقیقات بیوتکنولوژی و فراتر از آن کاربرد دارند.

در آخر از شما دعوت میکنیم، بیننده دو ویدیو از نحوه کار این دستگاه باشید.

همراهان گرانقدر بیولند، شما می‌توانید مقاله خبر فوق را از اینجا بخوانید.
منبع:

yon.ir/Vyumm

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.