Lo studio dei movimenti e dei comportamenti delle cellule e delle molecole biologiche al microscopio fornisce informazioni fondamentali per comprendere meglio i processi che riguardano la nostra salute. Lo studio del comportamento delle cellule, in diversi scenari, è importante per sviluppare nuove tecnologie e trattamenti medici. Il problema è che l’enorme quantità di dati ottenuti, filmando i processi biologici al microscopio, ha rappresentato in passato un ostacolo per le analisi. Utilizzando l’intelligenza artificiale (AI), i ricercatori dell’Università di Göteborg possono ora seguire il movimento delle cellule nel tempo e nello spazio. Il metodo potrebbe essere molto utile per sviluppare farmaci antitumorali più efficaci.
“Negli ultimi due decenni, la microscopia ottica ha fatto notevoli progressi. Ci permette di studiare la vita biologica fin nei minimi dettagli, sia nello spazio che nel tempo. I sistemi viventi si muovono in tutte le direzioni possibili e a velocità diverse”, spiega Jesús Pineda, dottorando all’Università di Göteborg e primo autore dell’articolo scientifico pubblicato su Nature Machine Intelligence.
La matematica descrive le relazioni tra le particelle
I progressi hanno dato ai ricercatori di oggi una tale quantità di dati che l’analisi è quasi impossibile. Ora, però, i ricercatori dell’Università di Göteborg hanno sviluppato un metodo di intelligenza artificiale che combina la teoria dei grafi e le reti neurali e che è in grado di individuare informazioni affidabili reperibili dai filmati. La teoria dei grafi è una struttura matematica utilizzata per descrivere le relazioni tra diverse particelle del campione studiato. È paragonabile a una rete sociale in cui le particelle interagiscono e influenzano il comportamento reciproco direttamente o indirettamente.
“Il metodo dell’IA utilizza le informazioni del grafo per adattarsi a situazioni diverse e può risolvere compiti multipli in esperimenti diversi. Ad esempio, la nostra IA è in grado di ricostruire il percorso che le singole cellule o molecole compiono quando si muovono per raggiungere una determinata funzione biologica. Ciò significa che i ricercatori possono testare l’efficacia di diversi farmaci e vedere quanto funzionano come potenziali trattamenti contro il cancro”, spiega Jesús Pineda.
L’IA permette anche di descrivere tutti gli aspetti dinamici delle particelle in situazioni in cui altri metodi non sarebbero efficaci. Per questo motivo, le aziende farmaceutiche hanno già incorporato questo metodo nel loro processo di ricerca e sviluppo.
