Ang Artipisyal na Katalinuhan ay nagbibigay lakas sa isang aparato na amoy sakit ng ilong ng aso

Ni

Binisita ni Andreas Mershin ang isa sa mga sinanay na aso na amoy may sakit sa kanyang tanggapan ng MIT. Ang mga Aso ay sinanay at pinamamahalaan sa UK ng samahang Medikal na Mga Deteksyon na Aso. Credit: Diagnostic Medical Dogs

Ang mga nasanay na aso ay makakakita ng cancer at iba pang mga sakit sa pamamagitan ng amoy. Maaaring suriin ng isang miniaturized detector ang mga molekular na bakas upang gayahin ang proseso.

Ipinakita ng maraming pag-aaral na ang mga bihasang aso ay makakakita ng maraming iba’t ibang uri ng sakit – kabilang ang baga, dibdib, ovarian, pantog, at mga kanser sa prostate, at posibleng Covid-19 – sa pamamagitan lamang ng amoy. Sa ilang mga kaso, nagsasangkot ng halimbawa ng cancer sa prostate, ang mga aso ay may 99 porsyento na rate ng tagumpay sa pag-diagnose ng sakit sa pamamagitan ng pagsinghot ng mga sample ng ihi sa mga pasyente.

Ngunit tumatagal ng oras upang sanayin ang mga naturang aso, at limitado ang kanilang paggamit at oras. Ang mga siyentista ay naghahanap ng mga paraan upang ma-automate ang kamangha-manghang mga function ng olpaktoryo ng ilong at utak ng aso, sa isang compact na aparato. Ngayon, isang pangkat ng mga mananaliksik IBA pa at iba pang mga institusyon ay nakabuo ng isang sistema na nakakakita ng nilalaman ng kemikal at microbial sa isang sample ng hangin na may higit na pagiging sensitibo kaysa sa ilong ng isang aso. Pinagsama nila ito sa isang proseso ng pag-aaral ng makina upang makilala ang iba’t ibang mga katangian ng mga sample na nagdadala ng sakit.

Ang mga natuklasan, na sinabi ng mga mananaliksik na isang araw ay hahantong sa isang awtomatikong sistema na nakakakita ng amoy ng isang maliit na cell phone, ay nai-publish noong Pebrero 17, 2021, sa journal. PLOS Usa, sa isang papel ni Claire na panauhin ng Medical Detection Dogs sa UK, Research Scientist na si Andreas Mershin ng MIT, at 18 pang iba sa Johns Hopkins University, ang Prostate Cancer Foundation, at maraming iba pang mga unibersidad at samahan.

Artipisyal na Ilong

Isang maagang bersyon ng artipisyal na ilong na nilikha ni Mershin at mga katrabaho. Sa paglipas ng panahon, ang aparato ay naging mas maliit at ngayon mas maliit kaysa sa isang tipikal na cellphone. Credit: Diagnostic Medical Dogs

“Ang mga aso, sa ngayon 15 taon o higit pa, ay ipinakita na una, pinaka tumpak na mga detektor ng sakit para sa anumang susubukan namin,” sabi ni Mershin. At ang kanilang pagganap sa mga kontroladong pagsubok sa ilang mga kaso ay lumampas sa pinakabagong mga pagsubok sa lab, aniya. “Sa kasalukuyan, maraming iba’t ibang mga uri ng cancer ang natagpuan na mas maaga sa mga aso kaysa sa anumang iba pang teknolohiya.”

Bilang karagdagan, ang mga aso ay tila nakakuha ng mga koneksyon na malayo sa mga mananaliksik ng tao: Kapag sinanay na tumugon sa mga sample mula sa mga pasyente na may iba’t ibang uri ng cancer, ang ilang mga aso ay nakilala din ang maraming iba pang mga uri ng cancer – kahit na ang pagkakapareho ng mga sample ay hindi nakikita ng mga tao.

Makikilala ng mga aso ang “mga cancer na walang parehong biomolecular na lagda, walang amoy,” sabi ni Mershin. Ang paggamit ng mga malalakas na tool sa pag-diagnostic kabilang ang gas chromatography mass spectrometry (GCMS) at microbial profiling, “kung susuriin mo ang mga halimbawa mula sa, sabihin, kanser sa balat at kanser sa pantog at kanser sa suso at kanser sa baga – ang lahat ng mga bagay ay ipinapakita na maaaring gawin ng aso upang malaman – sila ay hindi pareho. ”Gayunpaman ang aso ay maaaring gumawa ng anumang paraan sa isang uri ng cancer upang makilala ang iba.

Medical Diagnostic Dogs Buckingham Palace

Sa isang demonstrasyon sa Buckingham Palace, ipinakita ng mga aso ang kanilang kakayahang makilala ang sakit sa Queen Elizabeth II, na sinabi ni Mershin na “nagtanong ng napakahusay na katanungan” tungkol sa trabaho. Kredito: Sa kagandahang-loob ng Medical Diagnostic Dogs / Derek Pelling

Si Mershin at ang koponan sa nakaraang ilang taon ay nakabuo, at patuloy na nagpapabuti, isang miniaturized detector system na nagsasama ng mga mammalian olfactory receptor na nagpapalakas upang gumana bilang mga sensor, na pinapayagan ang mga stream ng data na pamahalaan. Sa real time sa pamamagitan ng mga kakayahan ng isang pamantayan smartphone. Sa palagay niya isang araw kapag ang bawat telepono ay may isang detektor ng amoy na naka-built in, tulad ng mga camera ngayon sa lahat ng dako sa mga telepono. Ang mga natukoy na detektor, na nilagyan ng mga advanced na algorithm na binuo ng pag-aaral ng makina, ay maaaring makakita ng mga maagang palatandaan ng sakit nang mas mabilis kaysa sa mga tipikal na rehimen ng pag-screen, sinabi niya.

Sa pinakahuling pagsubok, ang koponan ay sumubok ng 50 mga sample ng ihi mula sa kumpirmadong mga kaso ng kanser sa prostate at mga kontrol na napag-alamang walang sakit, gamit ang parehong mga aso na sinanay at pinangangasiwaan ng Mga Detalye ng Dogs sa UK at ang miniaturized detection system. Mag-a-apply sila ng isang programa sa pag-aaral ng makina upang makilala ang anumang pagkakapareho at pagkakaiba sa mga sample na makakatulong sa sistema na nakabatay sa sensor upang masuri ang sakit. Sa pamamagitan ng pagsubok ng parehong mga sample, ang artipisyal na sistema ay nagawang tumugma sa mga rate ng tagumpay ng mga aso, na may parehong pamamaraan na kumita ng higit sa 70 porsyento.

Ang miniaturized na sistema ng pagtuklas, ayon kay Mershin, ay talagang 200 beses na mas sensitibo kaysa sa ilong ng aso sa mga tuntunin ng pagtuklas at pagkilala sa maliliit na palatandaan ng iba’t ibang mga molekula, tulad ng ebidensya ng kinokontrol na pagsubok na kontrol na iniutos ng DARPA. Ngunit sa mga tuntunin ng pagsasalin ng mga molekula, “100 porsyento itong mas mabilis.” Doon nagmumula ang pag-aaral ng makina, upang subukang makahanap ng hindi pamilyar na mga bakas na maaaring makita ng mga aso mula sa amoy, ngunit hindi nauunawaan ng mga tao mula sa isang pagtatasa ng kemikal.

“Ang mga aso ay hindi nakakaalam ng anumang kimika,” sabi ni Mershin. “Hindi nila nakita ang isang listahan ng mga molekulang matatagpuan sa kanilang mga ulo. Kung naamoy mo ang isang tasa ng kape, hindi mo nakikita ang isang listahan ng mga pangalan at konsentrasyon, nararamdaman mo ang isang integrated sensation. Ang pang-amoy na iyon ang makukuha ng mga aso. “

Habang ang pisikal na aparato para sa paghahanap at pag-aaral ng mga air molekula ay isinasagawa sa loob ng maraming taon, na nakatuon sa pagbawas ng timbang sa laki nito, hanggang ngayon nawala ang pagsusuri. “Alam namin na ang mga sensor ay mas mahusay kaysa sa kung ano ang magagawa ng mga aso sa mga tuntunin ng mga limitasyon sa pagkakakilanlan, ngunit kung ano ang hindi namin ipinakita dati ay maaari naming sanayin ang isang artipisyal na modelo ng intelihensiya. Ang mga aso,” aniya. “At ngayon ipinapakita natin na kaya natin ito. Ipinapakita namin na ang ginagawa ng aso ay maaaring makopya sa isang tiyak na lawak.”

Ang nakamit na ito, sinabi ng mga mananaliksik, ay nagbibigay ng isang matatag na balangkas para sa karagdagang pananaliksik upang mapabuti ang teknolohiya sa antas na naaangkop sa klinika. Inaasahan ni Mershin na subukan ang maraming mga sample hangga’t maaari, marahil 5,000, upang maunawaan ang mas detalyadong mga sintomas ng sakit. Ngunit ang naturang pagsubok ay hindi panandalian: Ang gastos na $ 1,000 bawat sample para sa mga klinikal na nasubukan at sertipikadong mga sampol na walang sakit na makolekta, mai-dokumento, ipadala, at pag-aralan ayon sa kanya.

Sumasalamin sa kung paano siya kasangkot sa pagsasaliksik na ito, naalala ni Mershin ang isang pag-aaral sa pagtuklas ng pantog, kung saan ang isang aso ay nagpatuloy na kilalanin ang isang miyembro ng control group na positibo sa sakit, kahit na siya ay tiyak na napili alinsunod sa mga pagsusuri sa ospital na walang sakit . Ang pasyente, na nalalaman ang tungkol sa pagsubok sa aso, ay pinili na magkaroon ng karagdagang mga pagsusuri, at makalipas ang ilang buwan ay nasuri ang sakit sa isang maagang yugto. “Kahit na kaso lang, kailangan kong tanggapin na sumasang-ayon ako,” sabi ni Mershin.

Mga Sanggunian: “Ang kakayahang isama ang kemikal na canine olfaction at microbial profiling sa ihi upang masuri ang lethal prostate cancer” ni Claire Guest, Rob Harris, Karen S. Sfanos, Eva Shrestha, Alan W. Partin, Bruce Trock, Leslie Mangold, Rebecca Bader, Adam Kozak, Scott Mclean, Jonathan Simons, Howard Soule, Thomas Johnson, Wen-Yee Lee, Qin Gao, Sophie Aziz, Patritsia Maria Stathatou, Stephen Thaler, Simmie Foster at Andreas Mershin, 17 Pebrero 2021, PLOS Usa.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0245530

Kasama sa pangkat ang mga mananaliksik mula sa MIT, Johns Hopkins University sa Maryland, Medical Detection Dogs sa Milton Keynes, UK, ang Cambridge Polymer Group, ang Prostate Cancer Foundation, University of Texas sa El Paso, Imagination Engines, at Harvard University. Ang pananaliksik ay suportado ng Prostate Cancer Foundation, ng National Cancer Institute, at ng National Institutes of Health.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.