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Libérer le cerveau humain grâce à la puissance de l'intelligence artificielle
« Le cloud a été une révolution dans le domaine des soins de santé et des neurosciences, avec de nombreux services exceptionnels pour traiter les données des patients, leurs dossiers médicaux et le traitement des images. »
Il existe peu de plus grands mystères au monde que le fonctionnement du cerveau humain.
Pour les neurochirurgiens, le cerveau est un enchevêtrement complexe de tissus physiques et d'impulsions électriques, difficile à comprendre et encore plus difficile à réparer en cas de problème.
Mais aujourd'hui, une startup australienne utilise le cloud pour aider les neurochirurgiens à naviguer dans cet organe humain très complexe à l'aide d'une technologie innovante de cartographie du cerveau.
Omniscient Neurotechnology est le fruit de l'imagination des éminents neuroscientifiques et neurochirurgiens Dr Stéphane Doyen et Dr Michael Sughrue.
Au cours de leur carrière, ils ont souvent dû faire face à des traitements limités pour des affections courantes telles que les accidents vasculaires cérébraux et les problèmes de santé mentale, et ils étaient déterminés à trouver de nouvelles façons de traiter ces maladies et d'autres au niveau neurologique.
« Le cerveau est un ordinateur électrique complexe, et l'imagerie actuelle ne tient pas compte des informations électriques », explique le Dr Doyen. « Pour un chirurgien, le risque de sectionner quelque chose que vous n'avez pas l'intention de couper est énorme. »
Le Dr Doyen se dit fasciné par la façon dont le cerveau traite l'information. Il y a 20 ans, il a donc commencé à rechercher des approches basées sur les données pour l'analyse du cerveau. Cependant, il a découvert que la technologie de traitement des données de l'époque ne pouvait pas égaler l'énorme complexité du cerveau humain.
Le désir de relever ce défi l'a amené à explorer le domaine émergent de l'intelligence artificielle (IA) comme solution potentielle à ce défi du traitement des données.
« Je travaillais beaucoup dans le domaine de l'IA, j'étais bien payé et j'appréciais cela, mais mon amour pour les neurosciences était relégué au second plan », explique le Dr Doyen.
C'est en 2018 qu'il a pris contact avec le Dr Sughrue, qui a partagé sa frustration.
Les deux ont rapidement combiné leur expérience et ont commencé à travailler dans le domaine de la connectomique, une approche axée sur les données pour construire et analyser une carte générée par ordinateur des connexions fonctionnelles et structurelles du cerveau.
En utilisant la puissance de calcul d'Amazon Web Services (AWS), ils ont développé une méthode permettant de convertir les données issues de scintigraphies cérébrales par IRM en une carte tridimensionnelle (3D) de l'activité électrique du cerveau humain.
Le résultat est l'outil de planification chirurgicale Quicktome, qui fournit aux neurochirurgiens une carte détaillée de l'activité du cerveau, connue sous le nom de connectome, qui est spécifique à chaque patient.
Cela permet aux chirurgiens de mieux planifier les traitements, en particulier ceux impliquant une intervention chirurgicale, de manière à ne pas nuire aux fonctions cérébrales saines.
Le Dr Doyen explique le fonctionnement de Quicktome lorsqu'il s'agit de traiter un patient atteint d'une tumeur au cerveau.
« Nous aidons les chirurgiens à savoir ce qu'ils font afin qu'ils puissent prendre de meilleures décisions », explique le Dr Doyen. « Le patient passe une IRM, nous prenons l'image de son cerveau et l'envoyons dans le cloud, où nous créons une carte détaillée. Nous examinons la tumeur et ce qui peut être fait, puis nous utilisons la carte du cerveau pour planifier l'opération, en mettant en évidence les principales structures du cerveau et l'approche que le médecin peut adopter. »
Doyen et Sughrue ont créé une entreprise qui emploie aujourd'hui plus de 150 personnes dans le monde et travaille avec certaines des plus grandes cliniques et neurochirurgiens du monde, notamment le Westchester Medical Center de New York.
Ce faisant, Omniscient Neurotechnology ouvre la voie à de nouveaux traitements pour un large éventail d'affections et de troubles cérébraux, y compris ceux liés à la santé mentale. Cela est dû en partie au principe de la plasticité cérébrale, qui fait référence à la capacité du cerveau à changer de configuration sous l'effet d'influences extérieures.
« La santé mentale est un problème majeur et, chaque année, un cinquième de la population souffre de troubles mentaux », explique le Dr Doyen. « Grâce à Quicktome, nous pouvons détecter les problèmes de santé mentale, les diagnostiquer et suivre l'efficacité des traitements. Nous pouvons même l'utiliser pour reconfigurer le cerveau et améliorer son état. Cette capacité est extrêmement utile, et il y a des témoignages de personnes dont l'état s'améliore sans prendre de pilule en reconfigurant le cerveau. »
Le Dr Doyen explique que la relation avec AWS a été importante à la fois pour fournir la puissance de calcul nécessaire à la technologie de cartographie du cerveau d'Omniscient Neurotechnology et pour aider à développer les algorithmes complexes nécessaires au traitement de si grandes quantités de données.
« Le cloud a été une révolution dans le domaine des soins de santé et des neurosciences, avec de nombreux services exceptionnels pour traiter les données des patients, leurs dossiers médicaux et le traitement des images », explique le Dr Doyen. « Beaucoup de projets de ce type ne parviennent pas au cabinet du médecin, en raison de tous les défis liés à la navigation et à la documentation, mais nous y sommes parvenus avec succès. »
Services AWS utilisés
Amazon EC2
Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) est un service Web qui fournit une capacité de calcul redimensionnable dans le cloud. Il est conçu pour faciliter le cloud computing à l'échelle du Web pour les développeurs.
Amazon EBS
Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) est un service de stockage par bloc facile à utiliser, évolutif et haute performance conçu pour Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2).
Amazon VPC
Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) vous donne le contrôle total de votre environnement réseau virtuel, y compris le placement des ressources, la connectivité et la sécurité. Commencez par configurer votre VPC dans la console de service AWS.
Amazon Aurora
Amazon Aurora offre une sécurité intégrée, des sauvegardes continues, le calcul sans serveur, jusqu'à 15 réplicas en lecture, la réplication multirégion automatisée et des intégrations avec d'autres services AWS.
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