08:25
Comentarii Adauga Comentariu

_ Modelul de învățare automată aruncă o lumină nouă asupra dezvoltării musculare

_ Magazin de modele de învățare automată o nouă lumină asupra dezvoltării musculare

Științele vieții nu au fost niciodată mai digitale. Pentru a afla mai multe despre procesele vieții, biologii colectează cantități masive de date pe care oamenii de știință le analizează prin intermediul modelelor computaționale sofisticate pe care le dezvoltă.

În ultimii ani, dr. Ori Avinoam de la Departamentul de Științe Biomoleculare de la Institutul de Științe Weizmann s-a confruntat cu o dilemă biologică nerezolvată: Cum generează celulele stem noi fibre musculare?

În căutarea unui răspuns, Avinoam a apelat la prietenul său, Dr. Assaf Zaritsky de la Software. și Departamentul de Inginerie a Sistemelor Informaționale de la Universitatea Ben-Gurion din Negev și împreună au început să dezvolte un model de învățare automată capabil să urmărească acest proces biologic complex.

Așa cum raportează cercetătorii în Biologia sistemelor moleculare, modelul lor ar putea atașați scoruri numerice fiecărei celule în cursul maturizării sale unice – iar acest lucru le-a permis să definească un nou punct de control de reglementare în acest proces.

Celulele stem din care se dezvoltă țesutul muscular sunt create în embrion, dar câteva dintre ele sunt încă prezente în mușchii adulți. Aceste celule sunt latente de cele mai multe ori, dar în timpul creșterii, activității fizice intense sau rănilor ele trec în acțiune.

În prima etapă, celulele stem se divid pentru a-și crește numărul. Apoi se opresc din divizarea și trec prin ceea ce este cunoscut sub numele de diferențiere - o parte a procesului de maturare în care celulele se specializează în îndeplinirea unei funcții unice și dobândesc trăsăturile necesare pentru a o îndeplini.

În cazul țesutului muscular, celulele stem care se diferențiază devin alungite, încep să sintetizeze fibrele proteice care conferă mușchilor capacitatea lor caracteristică de a se contracta și apoi migrează oriunde se regenerează țesutul.

Odată ce ajung la destinație, fuzionează împreună pentru a forma unul. celulă lungă, cunoscută sub numele de fibre musculare. O colecție a acestor celule este ceea ce alcătuiește întregul mușchi. Până acum, însă, oamenii de știință au avut dificultăți în a înțelege modul în care celulele stem progresează pe această cale de specializare și ce le determină să treacă de la o etapă la alta.

Căutând să răspundă acestor întrebări, Giulia Zarfati și Adi Hazak de la Laboratorul lui Avinoam a documentat în timp real cum se dezvoltă fibrele musculare din celulele stem izolate de la șoareci. Ei au decis să se concentreze pe două schimbări: mișcarea celulelor și fabricarea fibrelor proteice în interiorul lor, care este esențială pentru generarea unui mușchi adult capabil să se contracte.

Pentru a urmări mișcarea acestor celule, cercetătorii și-au marcat fluorescent nucleele și una dintre componentele proteice, numită actină, care este esențială pentru fabricarea fibrelor. De-a lungul unui proces de diferențiere de o zi, cercetătorii au creat numeroase videoclipuri care documentează, până la nivelul unei singure celule, etapele prin care sute de celule stem devin celule musculare adulte și fuzionează într-o nouă fibră.

După ce au colectat date biologice abundente, oamenii de știință au făcut echipă cu studentul de cercetare Amit Shakarchy de la laboratorul lui Zaritsky pentru a construi un model care să reprezinte cu exactitate acest proces dinamic.

„Cele două grupuri de cercetare au trebuit să învețe limba celuilalt”. explică Avinoam. „Echipa lui Assaf a învățat ce este o celulă musculară diferențiată și cum știm când s-a fuzionat cu alte celule pentru a forma fibra musculară. Echipa mea a trebuit să studieze elementele de bază ale învățării automate și cum să analizeze datele colectate dintr-o secvență de observații în momente diferite. . Apoi a trebuit să stabilim împreună cum să transpunem procesul biologic într-un model computațional capabil să-i urmărească progresul.”

Construirea unui model computerizat care să poată monitoriza un proces biologic dinamic este o provocare uriașă. „Mai întâi, a trebuit să decidem cum să definim momentul în care o celulă a fost diferențiată”, explică Zaritsky.

„După aceea, a trebuit să alegem dacă și cum să folosim această informație temporală. Am decis să o încorporăm în timp ce antrenăm un model supravegheat care urmărește mișcarea celulelor și intensitatea luminii fluorescente emise de fibrele de actină pe care le conțin. Modelul a examinat, de asemenea, derivate ale acestor date, cum ar fi modificările vitezei de mișcare a celulelor și modul în care structura fibrelor de actină se modifică în timp.”

Cercetătorii au descoperit că, pe măsură ce procesul de diferențiere a progresat, motilitatea celulelor a scăzut, în timp ce puterea semnalului de la fibrele lor de actină a crescut.

Modelul de învățare automată, antrenat să facă distincția între celulele stem și celulele musculare adulte, a creat o imagine în timp real. indice cantitativ care dă un scor numeric fiecărei celule individuale, în funcție de cât de mult a progresat în diferențierea ei. Când modelul a fost testat pe experimente pentru care nu a fost antrenat, cercetătorii au descoperit că majoritatea celulelor stem au obținut treptat un scor mai mare în timpul procesului de diferențiere, atingând nota cea mai înaltă când procesul a fost finalizat.

" Modelul ne-a arătat că diferențierea este un proces gradual și descentralizat, astfel încât celulele nu progresează împreună în etape, ci mai degrabă urmează modele diferite de progres”, spune Avinoam. „A fost o descoperire neașteptată, deoarece am presupus că celulele vor prezenta un comportament colectiv.”

„Abilitatea de a urmări continuu tranziția celulelor în timp real ne-ar putea ajuta în viitor să monitorizăm progresul bolilor în un mod fără precedent. Astăzi, de exemplu, examinăm excrescențe canceroase prin luarea unei biopsii, o prelevare care este înghețată în timp și nu ne oferă informații în curs despre un proces biologic dinamic”, adaugă Zaritsky.

Deși modelul a sugerat că diferite celule își încheie procesul de maturare în momente diferite, a constatat, de asemenea, că, din momentul finalizării, există o perioadă constantă de aproximativ trei ore înainte ca acestea să fuzioneze și să devină fibre musculare. Acest lucru i-a determinat pe cercetători să postuleze că, la un anumit punct de control, fiecare celulă se asigură că într-adevăr a terminat diferențierea și abia apoi pune în mișcare procesul de fuziune.

Studiile anterioare sugerau că o enzimă numită p38 reglează dezvoltarea musculară, dar rolul său precis nu era cunoscut. Pentru a testa dacă enzima a fost componenta crucială a etapei punctului de control, cercetătorii i-au inhibat activitatea și au descoperit că, într-adevăr, celulele s-au blocat: nu s-au fuzionat într-o nouă fibră musculară.

Când cercetătorii au rămas blocați. au executat modelul de calcul, au văzut că celulele în care enzima a fost blocată au primit un scor numeric care a continuat să crească. Cu alte cuvinte, chiar și în absența enzimei, aceștia și-au încheiat cu succes procesul de diferențiere, dar nu au continuat până la stadiul de fuziune. Cercetătorii au concluzionat că punctul de control vine la sfârșitul procesului de diferențiere, dar înainte de etapa de fuziune. Dar de ce celulele s-au blocat la acest pas în absența enzimei?

Modelul a sugerat o posibilă explicație, arătând că atunci când activitatea enzimei a fost inhibată, fibrele de actină s-au organizat într-un mod diferit în timpul diferențierii .

Când cercetătorii au măsurat nivelul de proteine ​​exprimat în celulele inhibate, descoperirile au confirmat predicția modelului: celulele au exprimat un nivel ridicat de proteine ​​care sunt responsabile pentru organizarea fibrelor de actină în citoschelet - un etapă importantă în procesul de diferențiere și în pregătirea celulelor pentru fuziune. În același timp, celulele aveau niveluri mai scăzute ale proteinelor necesare fuziunii, cele care ajută la crearea fibrelor musculare adulte și permit mușchilor să se contracte.

„Celulele se blochează într-o etapă de „gata de fuzionare””, spune Avinoam. „Așadar, atunci când enzima devine activă din nou, ei pot relua procesul de fuziune. De fapt, credem că acesta este punctul central de control la care mușchiul se asigură că celulele sale și-au încheiat pregătirea pentru fuziunea într-o nouă fibră musculară. lumina asupra dezvoltării musculare, această descoperire arată că modelele computerizate sunt capabile să identifice puncte de control importante în procesele biologice dinamice.”


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

Ciutacu alias Saul Bruckner 2 in Scânteia 2 sau Cum sa înjuri in stil bolșevic românii doar pentru că votează cu cine vor ei? Tonomatul puterii pe nume Ciutacu care pupă poala Pucistului Ciolacu și a lui Gold Ponta înjură oribil votanții lui Georgescu

_ Tot ce poate merge prost cu sânii tăi - și ce să faci în privința asta: ghidul definitiv al DR PHILIPPA KAYE

Prăbușirea demografică a României se datorează în integralitatea partidelor sistemului care au condus România 35 de ani

_ Bărbatului, în vârstă de 62 de ani, din Boston i se administrează un rinichi de porc la doar câteva zile după ce medicii chinezi au transplantat ficatul de porc pe un pacient de 50 de ani, într-un dublu progres medical.

_ Căsătoria mea fără sex m-a determinat să am o aventură. Dar nu regret... acum am în sfârșit copilul după care mi-am dorit mereu

_ Forta Dreptei party to have Saturday its first congress since its establishment

_ Acestea sunt cele mai (și mai puțin) orașe din SUA accesibile pentru chiriași cu un salariu mediu

_ Pădurea tropicală amazoniană la un prag critic: Pierderea pădurilor agravează schimbările climatice

_ Ministrul Mediului: Apa Mării Negre este sigură pentru îmbăiere

_ Prima ninsoare din această iarnă atenuează poluarea aerului din Kabul

_ Ducele de Westminster este în fruntea listei celor 40 de bogați sub 40 de ani, cu o avere de 10 miliarde de lire sterline, cu săptămâni înainte de a se căsători cu Olivia Henson

_ Oprah Winfrey își reține lacrimile în timp ce vorbește despre obsesia alimentară în timpul luptei împotriva obezității - dar este criticată online pentru glorificata „reclamă de o oră pentru Ozempic”, care a fost amortizată cu reclame Weight Watchers

_ O eclipsă totală de soare va fi vizibilă pentru milioane de americani în aprilie: iată cum să o vedeți

_ Nu am raportat cardul de credit furat al soției mele pentru că hoțul a cheltuit mai puțin decât a făcut ea, spune fostul șef al poliției, Lord

_ Lovitură de teatru în dosarul '2 Mai': Inspecția Judiciară cere suspendarea judecătoarei lui Vlad Pascu

_ Statele Unite ale Americii �nregistrează Topul 20 al celor mai fericite țări de pe Păm�nt � pentru prima dată

_ Fraudator, 27 de ani, a furat mașina din garajul de benzină după ce a observat că proprietarul și-a lăsat cheile în contact când a plecat să plătească combustibilul

_ „Haiti va fi înfometat în curând”, în timp ce jafurile declanșează criza penuriei de alimente și societatea „cufundă în haos” – experții avertizează că „țara se prăbușește” în timp ce bătăușii liderului bandei „Grătar” preiau controlul

_ Hamilton coboară pe locul 18 la antrenamentele din Melbourne, deoarece schimbările se întorc

_ �Cultura de comandă letală extrem de toxică� de la baza aeriană Kadena ar putea slăbi puterea SUA �n Pacific

_ Tsunamiurile din lac reprezintă o amenințare semnificativă în condițiile încălzirii climatice

_ Lovitură pentru Jeremy Hunt, deoarece guvernul a împrumutat 8,4 miliarde de lire sterline luna trecută – mai mult decât se aștepta – cu o majorare fiscală compensată de beneficii și cheltuieli mai mari

_ O femeie disperată după un copil dezvăluie că a încercat să se sinucidă după ce „loteria codurilor poștale” NHS i-a dat dreptul la o singură încercare de FIV, care a eșuat - dar ar mai avea două șanse dacă ar locui la 20 de minute distanță.

_ Noul sondaj dă alarmă pentru democrații din Deep Blue State, �n timp ce GOP se uită la un loc �n Senat

_ Pentagonul recunoaște masacrul din Gaza: Zeci de mii de femei și copii au fost ucise în luptele Israel - Hamas

_ Un om dezlănțuit, cu pumnii aleatoriu, o fetiță de 9 ani �n față �n NYC Grand Central Terminal (VIDEO)

_ Medvedev promite o răzbunare cruntă după atacul terorist: 'Așteptați, nenorociților!' (FOTO-VIDEO)

_ Nou născut transferat de la Botoşani la Spitalul de Pediatrie, după intoxicaţie cu nitriţi

_ Studiul arată că smalțul bogat în fier protejează, dar nu colorează, incisivii portocalii-maronii ai rozătoarelor

_ Ești obligat să mergi la poliție dacă ai găsit mașina lovită în parcare? Ce spune legea

_ Tinder pune tunurile pe 'Mirel' și dă lovitura cu o nouă funcție privind întâlnirile

_ NEBUNIA: �ncă patru americani pro-life care s-au rugat �n afara clinicii de avort sunt găsiți vinovați � riscă p�nă la 11 ani de �nchisoare � inclusiv Eva Edl, �n v�rstă de 87 de ani

_ Spitalele din Bucureşti trebuie integrate într-o platformă comună, spune Rafila - Integrarea este necesară

_ Cum oamenii bandele de contrabandă fură acum bărcile de agrement ale pensionarilor acostate pe canalele franceze... cu rezultate fatale, scrie SUE REID

_ Procesul pentru crima unui rancher din Arizona: Dovezi critice *Niciodată nu au fost recuperate* � Procuratura nu poate dovedi definitiv că Kelly a tras �mpușcătura fatală

_ Căutați oferte sau solicitați daune: editorii sunt divizați în legătură cu dezbaterea privind drepturile de autor despre AI

_ Starul de baschet de la Orlando Magic, Jonathan Isaac, tr�ntește Casa Albă după ce Biden a proclamat fără scuze Paștele drept Zi a vizibilității transgenderilor: �Știu exact ce fac�

_ „Crucible curse” îl vede pe campionul mondial de snooker Brecel prăbușit

_ Arheoastronomia folosește momentele și locurile rare ale eclipselor totale de soare anterioare pentru a ne ajuta să măsurăm istoria

_ 25,626 natural and legal persons, registered with Trade Office two months into 2024

_ O maşină s-a izbit de gardul Casei Albe iar şoferul a murit urmare coliziunii

_ Venită din calificări, Gabriela Ruse a trecut în turul secund al turneului de la Rouen

_ Ajutorul militar al Marii Britanii pentru Ucraina este micșorat de Germania, pe măsură ce reputația internațională a Marii Britanii scade, susțin surse din apărare

_ Curtea de Apel constată că FBI a încălcat drepturile rezidenților din Los Angeles prin al patrulea amendament confiscând sute de cutii de valori fără „o bază legală”

_ Propaganda rusă s-a activat: Trupele franceze ar avea soarta armatei lui Napoleon

_ Numire controversată în Serbia! Fostul şef al serviciilor de informaţii, pro-Kremlin şi sancţionat de SUA, a fost pus vicepremier

_ Gabriela Lee s-a oprit în sferturile de finală la Charleston

_ Șapte oferte depuse pentru proiectarea ultimului lot al drumului de mare viteză Filiași-Lugoj

_ Cu ce volum intenționează Azerbaidjanul să crească livrările de gaze către Europa în următorii doi ani

_ Controversatul TikToker Kyle Marisa Roth, notoriu pentru expozițiile de la Hollywood despre personaje precum Oprah, Jennifer Lopez și Diddy, găsit mort la 36 de ani

_ Prezentarea oficialului Biden distruge relațiile SUA cu Nigerul – Acum trupele americane sunt blocate în țară, Biden își abandonează baza aeriană de 100 de milioane de dolari, iar forțele ruse s-au mutat

_ Sydney Sweeney „își cere scuze” că „a avut t**uri grozave” în timpul evadării mexicane îmbrăcate în bikini... și o ridică din umeri pe producătoarea amară care a spus că vedeta Anyone But You „nu este drăguță și nu poate juca”

_ Rezervele valutare ale Băncii Naționale a României au scăzut cu 2,7% în aprilie 2024

_ „Singurul activ sigur” – Consumatorii chinezi depășesc India în frenezia cumpărăturilor de aur

_ Cine este soția lui Dave Myers, Liliana Orzac? Faceți cunoștință cu femeia „remarcabilă” care l-a susținut pe starul Hairy Biker în călătoria sa „teribilă” împotriva cancerului

_ Societatea israeliană de la King's College London anulează evenimentul în care fostul soldat al IDF, devenit șef de caritate, urma să țină un discurs după ce a primit amenințări cu moartea

_ Statul de drept este în declin în Uniunea Europeană. Democraţiile mai tinere sunt mai fragile. Situaţia în România

_ VIDEO | Alertă în Germania! O bombă de 500 de kg a fost descoperită lângă stadionul lui Mainz - A fost evacuat zona din jurul stadionului

_ Ascultă live: Curtea Supremă audiază apelul Trump privind imunitatea prezidențială

_ Satelitul european se va prăbuși înapoi pe Pământ într-o săptămână


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25 Pag.26 Pag.27 Pag.28 Pag.29 Pag.30 Pag.31
Pag.32 Pag.33 Pag.34 Pag.35 Pag.36 Pag.37 Pag.38 Pag.39
Pag.40 Pag.41 Pag.42 Pag.43 Pag.44 Pag.45 Pag.46 Pag.47
Pag.48 Pag.49 Pag.50 Pag.51 Pag.52 Pag.53 Pag.54 Pag.55
Pag.56 Pag.57 Pag.58 Pag.59 Pag.60

Nr. de articole la aceasta sectiune: 3554, afisate in 60 pagini.