Accueil Santé & Bien-être Donner des médicaments psychotropes au poisson zèbre pour former des algorithmes d’IA

Donner des médicaments psychotropes au poisson zèbre pour former des algorithmes d’IA

97

Des neuroscientifiques de l’Université de Saint-Pétersbourg, dirigés par le professeur Allan V. Kalueff, en collaboration avec une équipe internationale de spécialistes en informatique, sont devenus les premiers au monde à appliquer les algorithmes d’intelligence artificielle (IA) pour phénotyper les réponses aux médicaments psychoactifs du poisson zèbre. Ils ont réussi à former l’IA pour déterminer – par la réponse des poissons – quels agents psychotropes ont été utilisés dans l’expérience.

Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Progrès en Neuro-Psychopharmacologie et Psychiatrie Biologique.

Le poisson zèbre (Danio rerio) est un poisson osseux d’eau douce qui est actuellement le deuxième organisme modèle le plus utilisé (après les souris) dans la recherche biomédicale. Les avantages de l’utilisation du poisson zèbre comme système biologique modèle sont nombreux, notamment les faibles coûts de maintenance et la grande similitude génétique et physiologique avec l’homme. Le poisson zèbre partage 70% des gènes avec nous. De plus, la simplicité du système nerveux du poisson zèbre permet aux chercheurs d’obtenir des résultats plus explicites et précis, par rapport aux études avec des organismes plus complexes.

Selon le professeur Allan V. Kalueff, chercheur principal de l’étude et chef du laboratoire de psychiatrie biologique à l’Institut de biomédecine translationnelle de l’Université de Saint-Pétersbourg, les algorithmes d’IA basés sur les réseaux de neurones gagnent du terrain en biomédecine en tant que solution prometteuse et fiable. et outil de recherche efficace. Ils permettent une analyse impartiale et objective des données biologiques, contribuant ainsi à l’identification de nouveaux schémas généraux qui peuvent ne pas être évidents à première vue ou ne pouvant être obtenus à partir de l’ensemble de données générales.

Lire aussi:  Une thérapie potentielle pourrait stimuler la réponse à la chimio-immunothérapie dans le cancer de la vessie

Malgré le fait que l’intelligence artificielle est de plus en plus utilisée dans les neurosciences, l’étude des scientifiques de l’Université de Saint-Pétersbourg a été la première à appliquer les algorithmes basés sur le réseau neuronal de l’IA pour analyser les traces locomotrices (mouvements) du poisson zèbre. Les chercheurs ont comparé les données recueillies précédemment dans une série d’expériences in vivo avec des poissons zèbres adultes exposés à des médicaments neurotropes et des groupes témoins non exposés.

Dans l’étude, le poisson zèbre a été exposé de manière aiguë à divers médicaments psychotropes, dont la nicotine ; éthanol; caféine; et d’autres. Chacun de ces médicaments affecte le système nerveux central (SNC) du poisson zèbre et ses schémas locomoteurs. Les données expérimentales ont déjà été rapportées par les scientifiques de l’Université de Saint-Pétersbourg dans des articles de recherche.

Les différences dans les activités locomotrices du poisson zèbre sous l’influence de diverses substances du SNC ont été utilisées pour former des algorithmes d’IA sur les données vidéo obtenues lors d’expériences précédentes.

L’étude a utilisé un modèle de réseau de neurones à convolution (CNN), spécialement conçu pour fonctionner avec des données visuelles (images) et inspiré par le système de traitement de l’information visuelle corticale dans les cerveaux humains et animaux. Il extrait des caractéristiques d’image simples, telles que des dégradés ou des lignes, puis les combine au niveau du calque suivant pour obtenir une représentation d’image plus riche et plus complexe (forme). Chaque couche CNN augmente la complexité des données traitées, aidant ainsi à extraire des modèles non triviaux de locomotion animale spécifiques aux médicaments. Par exemple, l’exposition à la kétamine évoque un comportement circulaire proéminent des poissons (généralement près de la surface de l’eau), tandis que l’éthanol exerce des effets biphasiques dose-dépendants avec une activation initiale et une sédation ultérieure.

Lire aussi:  Mandat de vaccination pour les travailleurs fédéraux rétabli par la cour d'appel

« La partie la plus difficile de l’étude consistait à trouver les protocoles d’entraînement optimaux essentiels à l’IA et à confirmer la validité des méthodes de recherche et l’exactitude des résultats de la recherche », a déclaré le professeur Kalueff.

« En fin de compte, tout a bien fonctionné. D’un point de vue théorique, les résultats de l’étude ont prouvé l’applicabilité de notre approche d’IA pour l’analyse des effets comportementaux des médicaments neuroactifs sur le poisson zèbre. D’un point de vue pratique, cela nous donne une ample opportunité de étudier de nouveaux produits pharmaceutiques psychotropes », a-t-il expliqué.

Selon les scientifiques de cette étude, la fonctionnalité des applications d’IA peut être encore améliorée en affinant et en ajustant les modèles de réseau neuronal. De plus, son importance est susceptible de croître avec la quantité de données expérimentales disponibles pour la formation à l’IA. Les auteurs ont l’intention de poursuivre leurs recherches en suivant l’approche translationnelle du développement de médicaments. En améliorant la méthodologie de recherche et les outils de test de médicaments basés sur l’IA, ils pourront faciliter davantage la recherche de nouveaux médicaments qui pourront éventuellement être introduits dans la pratique clinique.


Article précédentComment rendre la recherche en santé plus pertinente pour les patients et les anciens combattants? Faites-en des partenaires dans le processus de recherche
Article suivantUne étude brésilienne révèle que les cas de COVID-19 et les décès sont plus élevés dans les zones bénéficiant d’un soutien électoral au président Bolsonaro