Российские учёные намерены создать цифровую модель человеческого мозга
За стенами Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) ведётся работа по созданию цифрового двойника человеческого мозга — специализированной компьютерной модели одного из главных органов нашего организма. В будущем данная модель будет использоваться при подготовке и проведении нейрохирургических операций.
«Целью проекта является создание виртуальной платформы, которая позволит врачам тестировать различные сценарии вмешательства в безопасной цифровой среде. Технология призвана минимизировать риски при операциях на мозге и найти оптимальные, щадящие методы лечения, в том числе в перспективе и те, которые позволят избежать хирургического вмешательства. Пилотный запуск проекта запланирован на 2026 год и будет сфокусирован на помощи пациентам с эпилепсией и опухолями головного мозга», — рассказали в пресс-службе учебного заведения.
Как пояснили учёные, в основу разработки лёг так называемый принцип персонализированной медицины. Модель будет формироваться по данным того или иного пациента — к этим данным относятся результаты магнитно-резонансной томографии, электроэнцефалографии и других методов нейровизуализации. «Скелетом» же компьютерной модели станет МР-трактография— это метод, позволяющий оценить работу всех проводящих каналов человеческого мозга, которые соединяют одни области с другими.
«Виртуальная модель — это своего рода испытательный полигон», — поясняет разработчик Антон Пашков. — «Хирург сможет смоделировать несколько вариантов операции, оценить их потенциальные последствия и выбрать наиболее безопасный и эффективный сценарий. Важно подчеркнуть, что окончательное решение всегда остается за врачом. Программа выступает в роли высокоточного советника, а не диктатора».
Команда российский учёных для создания математической модели использует платформу The virtual brain. По завершению данного этапа специалисты НГТУ займутся задачей придания статической структуре динамичности. Учёным придётся тщательно изучить и протестировать модели нейронных масс, чтобы значительным образом снизить объёмы данных, сохранив биологическую реалистичность мозга.
«Нам предстоит собрать и обработать огромный массив клинических данных», — пояснили авторы работы. — «После этого начнется ключевой этап — выбор математической модели, которая сможет воспроизводить in silico (в компьютерном моделировании — прим. ред.) активность мозга конкретного пациента. Мы рассматриваем множество теоретических подходов и не отбрасываем ни одной потенциально продуктивной гипотезы».
Не менее важной и сложно задачей является вычислительная мощность. Чтобы обработать столь массивные объёмы данных иногда требуется производительность суперкомпьютеров. Сейчас команда учёных намерена использовать мощности самого Новосибирского государственного технического университета.
«Операции при таких патологиях сопряжены с высокими рисками. Наша разработка позволит виртуально „испытывать” различные воздействия, например, симулировать удаление нервной ткани или ее стимуляцию, и наблюдать, как мозг отреагирует на такие воздействия. Это поможет хирургу найти баланс: удалить максимальный объем опухоли, сохранив при этом как можно больше здоровых, функционально важных областей. Ключевая цель — чтобы после операции пациенты могли вернуться к полноценной жизни». — рассказали в НГТУ.
