解码痴呆症
加州大学戴维斯分校研究人员利用人工智能转变科学家研究脑疾病的方式
(萨克拉门托) 通往无痴呆症世界的第一步始于脑组织样本。加州大学戴维斯分校的研究人员正在开发AI驱动工具，用于分析庞大的脑组织扫描数字档案——这些工作无法仅靠人类大规模完成——以更好地理解痴呆症并改善诊断和治疗。
![合作者Chen-Nee Chuah（工程学Child家族教授、加州大学戴维斯分校工程学院AI中心联合主任）和Brittany Dugger（加州大学戴维斯分校神经病理学核心负责人、加州大学戴维斯健康学院副教授）]
这个名为"AggieBrain: AI for Next-Generation Neuropathology"的多年期项目，由加州大学戴维斯健康学院病理学与实验室医学系副教授、加州大学戴维斯分校神经病理学核心负责人Brittany Dugger和工程学Child家族教授、加州大学戴维斯分校工程学院AI中心联合主任Chen-Nee Chuah共同领导。
Dugger表示："我们希望这项研究能为痴呆症精准医疗带来新的机遇，使人们能在正确的时间获得正确的治疗。目标是让这些工具免费提供给全球研究人员使用，确保没有任何科学家会受到计算资源或数据集限制。"
AggieBrain项目得到了Susan和Charles Berghoff基金会420,500美元的捐赠支持，Darrin Mollett和加州大学戴维斯校友William "Bill" Ballhaus也提供了主要支持。
Susan和Charles Berghoff基金会成立于2021年，其共同创始人之一是已故的Sue Berghoff。她将自己被诊断出痴呆症的经历转化为积极的倡导和慈善事业。
![研究生Devavrat Singh Bisht向Berghoff基金会访客介绍AggieBrain项目]
应对复杂挑战
痴呆症是一场公共卫生危机：美国目前有超过700万人患有这种疾病，到2050年，这一数字预计将上升至1500万。
当前痴呆症研究面临的一个挑战是，它只能在死后通过尸检才能确诊。脑捐赠是确认和区分疾病类型的唯一方法。
Dugger以癌症为例类比：几十年前，癌症被诊断和治疗为单一疾病，但如今肿瘤可以被深入剖析，疗法也能针对特定类型的恶性肿瘤进行定制。
同样，痴呆症是与不同神经退行性疾病相关的大脑障碍的广义术语，如阿尔茨海默病、路易体痴呆、血管性痴呆和额颞叶变性。此外，一些人可能同时患有多种类型的痴呆症。
在领导加州大学戴维斯分校阿尔茨海默病研究中心神经病理学核心的工作中，Dugger研究人脑图像，平均每个案例分析44张载玻片——这是一个劳动密集型过程，涉及识别核心病理特征如病变并分割脑区。然而，当前方法常常会错过区分不同类型痴呆症的微观细节。
例如，路易体疾病的特点是α-突触核蛋白（路易体和路易神经突）的异常聚集，而阿尔茨海默病的特点是淀粉样β和tau蛋白（淀粉样β斑块和神经原纤维缠结）的聚集。
![AI驱动的病理量化管道的一个示例输出。给定一个人脑组织染色全切片图像，AI模型自动分割灰质/白质（分别以青色和黄色表示），检测橙色表示的斑块，并报告各区域的计数。]
训练可靠准确的模型
审查含有脑组织的玻璃载玻片可能既耗时又费力，但机器学习可以将这一过程自动化，几分钟内完成。
Chuah的团队正在开发AI基础设施和工作流程，以大规模识别疾病标志，参考具有微观水平病理注释的大型数字图像档案。
Chuah表示："我们正在创建一个一站式研究工作流程，一个集中收集的精心标记的脑组织数据，作为科学家和AI用户可以轻松访问和分析的可信参考。"
为确保AI模型准确可靠，研究人员正在创建共享的基准数据集和标准化框架——一个试金石——以比较模型并评估其大规模性能。
纳入人类专家的知识对于评估模型是否正确解释和分类数据是必要的。Chuah和Dugger实验室之间的这种紧密合作至关重要，确保工程和医学的学生和工作人员从头到尾深度参与AggieBrain项目。
个人经历推动变革
Susan和Charles Berghoff基金会还支持斯坦福大学、圣何塞州立大学和几所社区学院的研究项目和奖学金。
基金会主席Charles "Chuck" Berghoff表示："痴呆症正在成为日益严重的公共卫生危机，而我们对此根本未做好准备。"他是他妻子在痴呆症旅程中的忠实护理者。
工程学院校友Ballhaus是Sue Berghoff的长子，也是一位受人尊敬的航空航天工程师和技术领导者。他的妻子Darrin Mollett有着悲惨的家庭遗产：她也因痴呆症失去了父亲。
Ballhaus表示："汇集神经病理学和AI/机器学习专家的知识和人才来应对痴呆症是有意义的。为研究人员提供一个可访问的框架和工具，以共享来自脑库的深度知识和大型数据集，对解决痴呆症挑战至关重要。"
Dugger和Chuah也受到他们亲人受痴呆症影响的个人经历的启发。
加速和扩展痴呆症研究的路径
AggieBrain建立在Chuah和Dugger持续合作的基础上，这些合作已获得UC Noyce Initiative、Chan Zuckerberg Initiative和美国国立卫生研究院(NIH)的资助。
例如，他们正在合作开展脑数字切片档案(BDSA)的加州大学戴维斯分校部分——这是一个涉及美国10多所研究机构的NIH倡议。由Dugger共同领导的BDSA旨在为参与大学之间共享人脑数字切片图像提供基础设施，以促进数据分析。
除了推进痴呆症研究外，AggieBrain还可以解锁机会，培训下一代AI模型以增进对一系列神经退行性疾病的理解——为诊断和治疗的突破奠定基础。
Chuah表示："AggieBrain的影响有望远远超出其最初范围。其核心的计算方法，包括计算机视觉、大型语言视觉模型和病理基础模型，自然可以转化为放射学、神经工程和其他学科中的医学图像分析挑战。"
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