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Accesso al cervello umano con la potenza dell'intelligenza artificiale
"Il cloud è stato una rivoluzione per l'assistenza sanitaria e le neuroscienze, con molti servizi davvero eccellenti per la gestione dei dati dei pazienti, delle cartelle cliniche e dell'elaborazione delle immagini."
Al mondo, sono pochi i misteri più grandi del funzionamento del cervello umano.
Per i neurochirurghi, il cervello presenta un groviglio complesso di tessuti fisici e impulsi elettrici, difficile da capire e ancora più difficile da risolvere quando c'è qualche problema.
Ora, tuttavia, una startup australiana utilizza il cloud per aiutare i neurochirurghi a esplorare l'organo umano più complesso utilizzando un'innovativa tecnologia di mappatura del cervello.
Omniscient Neurotechnology nasce da un'idea degli stimati neuroscienziati e neurochirurghi Stephane Doyen e Michael Sughrue.
Nel corso della loro carriera, hanno spesso affrontato la sfida di trattamenti limitati per condizioni comuni come ictus e problemi di salute mentale ed erano determinati a trovare nuovi modi per affrontare questi e altri disturbi a livello neurologico.
"Il cervello è un computer elettrico complesso e l'imaging diagnostico attuale non raccoglie le informazioni elettriche", afferma il dott. Doyen. "Per un chirurgo significa correre l'enorme rischio di tagliare qualcosa che non si intende tagliare".
Il dott. Doyen dice di essere affascinato dal modo in cui il cervello elabora le informazioni. Così, 20 anni fa, ha iniziato a ricercare approcci all'analisi cerebrale basati sui dati. Tuttavia, scoprì che la tecnologia di elaborazione dei dati dell'epoca non poteva eguagliare l'enorme complessità del cervello umano.
Il desiderio di superare questa sfida lo ha portato a esplorare il campo emergente dell'intelligenza artificiale (IA) come potenziale soluzione a questa sfida di elaborazione dei dati.
"Lavoravo molto sull'intelligenza artificiale, ero ben pagato e mi divertivo, ma il mio amore per le neuroscienze era passato in secondo piano", racconta il dott. Doyen.
È stato nel 2018 che è entrato in contatto con il dott. Sughrue, che ha condiviso la sua frustrazione.
I due hanno rapidamente unito la loro esperienza e hanno iniziato a lavorare nel campo della connettomica, un approccio basato sui dati per creare e analizzare una mappa generata al computer delle connessioni funzionali e strutturali del cervello.
Utilizzando la potenza di calcolo di Amazon Web Services (AWS), hanno sviluppato un metodo per convertire i dati delle scansioni cerebrali della RM in una mappa tridimensionale (3D) dell'attività elettrica del cervello umano.
Il risultato è lo strumento di pianificazione chirurgica Quicktome, che fornisce ai neurochirurghi una mappa dettagliata dell'attività cerebrale, nota come connettoma, specifica per ogni paziente.
Ciò consente ai chirurghi di pianificare meglio i trattamenti, in particolare quelli che prevedono un intervento chirurgico, in modi che non danneggiano le funzioni cerebrali sane.
Il dott. Doyen spiega come funziona Quicktome nel trattamento di un paziente con un tumore al cervello.
"Aiutiamo i chirurghi a comprendere cosa stanno facendo in modo che possano prendere decisioni migliori", afferma il dott. Doyen. "Il paziente esegue una risonanza magnetica, prendiamo l'immagine del suo cervello e la inviamo al cloud, dove creiamo una mappa dettagliata. Analizziamo il tumore e cosa si può fare, quindi inseriamo la mappa cerebrale per pianificare l'intervento, evidenziando le strutture chiave del cervello e l'approccio che può adottare un medico."
Doyen e Sughrue hanno creato un'azienda che ora impiega più di 150 persone in tutto il globo e collabora con alcune delle cliniche e neurochirurghi più importanti al mondo, tra cui il Westchester Medical Center di New York.
Così facendo, Omniscient Neurotechnology sta aprendo la strada a nuovi trattamenti per un'ampia gamma di condizioni e disturbi cerebrali, compresi quelli relativi alla salute mentale. Ciò è dovuto in parte al principio della plasticità cerebrale, che si riferisce alla capacità del cervello di modificare la propria configurazione in base alle influenze esterne.
"La salute mentale è un problema importante e un quinto delle persone ogni anno ha qualche problema di salute mentale", afferma il dott. Doyen. "Utilizzando Quicktome, possiamo vedere i problemi di salute mentale e diagnosticarli, nonché seguire l'efficacia dei trattamenti. Possiamo persino utilizzarlo per riconfigurare il cervello ed elevarne lo stato. Questa capacità è estremamente utile e ci sono storie di persone che stanno migliorando senza prendere una pillola riconfigurando il cervello."
Il dott. Doyen afferma che la relazione con AWS è stata importante sia per fornire la potenza di calcolo di cui ha bisogno la tecnologia di mappatura cerebrale di Omniscient Neurotechnology, che per aver contribuito allo sviluppo dei complessi algoritmi necessari per elaborare quantità così grandi di dati.
"Il cloud è stato rivoluzionario per l'assistenza sanitaria e le neuroscienze, con numerosi ottimi servizi per la gestione dei dati dei pazienti, delle cartelle cliniche e l'elaborazione delle immagini", ha dichiarato il dott. Doyen. "Molti progetti come questi non arrivano allo studio medico, a causa di tutte le sfide da affrontare e documentare, ma ci siamo riusciti."
Servizi AWS utilizzati
Amazon EC2
Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) è un servizio Web che fornisce capacità di calcolo ridimensionabile nel cloud. È progettato per semplificare il cloud computing Web per gli sviluppatori.
Amazon EBS
Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) è un servizio di archiviazione a blocchi scalabile, ad alte prestazioni e facile da utilizzare, progettato per essere usato con Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2).
Amazon VPC
Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) offre il pieno controllo dell'ambiente di rete virtuale, inclusi il posizionamento delle risorse, la connettività e la sicurezza. Inizia configurando il tuo VPC nella console del servizio AWS.
Amazon Aurora
Amazon Aurora offre sicurezza integrata, backup continui, calcolo serverless, fino a 15 repliche di lettura, replica multi-regione automatizzata e integrazioni con altri servizi AWS.
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