16. december 2014

30 millioner til forskning i computermetoder til sygdomsbekæmpelse

medicinsk billedanalyse

Villumfonden har bevilget 30 millioner kr. til at videreføre Center for Stokastisk Geometri og Avanceret Bioimaging (CSGB), som DIKU er involveret i. På DIKU skal dette over de næste 5 år udmønte sig 3 konkrete projekter, som går ud på at kortlægge forbindelserne i hjernen, lave modeller for, hvordan en hjerne ramt af demens ændrer sig over tid og skabe visualiseringer af neuronernes vesikler.

Villumfonden har netop besluttet at støtte forskningsnetværket, Center for Stokastisk Geometri og Avanceret Bioimaging (CSGB), med 30 millioner kr. over de næste 5 år. Allerede i 2010 blev centret oprettet, da Villumfonden bevilgede 25 millioner kr. som startskud til et samarbejde mellem dataloger, matematikere, statistikere, biofysikere og molekylærbiologer fra forskergrupper ved Aarhus Universitet, Aalborg Universitet og Datalogisk Institut på Københavns Universitet (DIKU). Formålet har fra starten været at udvikle en ny generation af metoder til at analysere avancerede biologiske billeddata - og dette udgangspunkt er der ikke ændret ved, selvom projekterne for centrets anden periode er nye.

Datalogernes ekspertise er essentiel

På DIKU, hvor man gennem mange år har udviklet stor ekspertise i at udtrække vigtige oplysninger, som kan bruges i sundhedsindustrien, af medicinske billeddata, er der blevet formuleret flere spændende forskningsprojekter. Disse er projekter, som 1) går ud på at kortlægge forbindelserne i hjernen, 2) fastslå hvordan hjernen ændrer udseende, efterhånden som demens skrider frem, og 3) studere neurotransmitternes bevægelsesmønstre.

Fælles for projekterne på DIKU er, at de befinder sig i skæringspunktet mellem datalogi, matematik og statistik og bruger billeddata som input. Datalogernes force er, at de er i stand til benytte computeren som værktøj til at udvikle avancerede matematiske og statistiske modeller, som kan hjælpe med at få mening ud af de store medicinske billeddatasæt.

DIKU-forskerne skal kortlægge væskers vej i hjernen

I alt 7 forskere og 5-6 ph.d.-studerende og postdocs fra DIKU vil være involveret i den nye etape af centerets aktiviteter.

Aasa Feragen og François Lauze vil over de næste 5 år studere, hvordan hjernedele er forbundet inden for den neurobiologiske disciplin 'tractology': Ved hjælp af diffusions-MRI skanninger kan forskerne modellere, i hvilken retning væsker i hjernen bevæger sig og derigennem slutte sig til, at der er en nerveforbindelse. Udover at bidrage til vores viden om, hvordan hjernen fungerer, giver tractology også vigtig viden, som kan bruges i forbindelse med fx operationer i hjernen, så lægerne ved hvilke centre i hjernen, der vil blive påvirket, og hvor man altså skal være ekstra forsigtig.

Diffusions-MRI-skanning af hjernevæv. De markerede områder af hvid substans er automatisk detekteret ved computerbaseret analyse af billedet.

Der forskes i tidlig diagnose af Alzheimers sygdom

Stefan Sommer arbejder med Alzheimers sygdom - en debiliterende sygdom, som sundhedssektoren har stor interesse i at styrke forebyggelsen af. Problemet er, at Alzheimers udvikler sig over meget lang tid, og derfor opdages sygdommen ofte for sent, og det tager meget lang tid at måle effekten af forebyggende lægemidler (10-15 år).

Stefans projekt går derfor ud på at lave statistiske modeller, som kan bruges til at finde indikatorer på Alzheimers tidligere, end det er muligt i dag. Med data fra MR-skanninger er det muligt at skabe en model over en rask hjerne, som kan stilles overfor en model af hjernen ramt af Alzheimers i alle sygdommens stadier. Computeren vil således være i stand til at genkende tidlige indikatorer på sygdom, som det menneskelige øje vil have svært ved at opfange.

Hvad betyder stress for hjernens funktioner?

Jon Sporring er involveret i CSGB med et projekt, som skal studere effekten af stress på hjernen. Datalogerne kan se, hvordan hjernens neuroner er forbundet ved at studere neurotransmittere gennem elektronmikroskopi - mere konkret de meget detaljerede 'Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM)', som gør det muligt skære vævet i 5 nanometer tynde skiver og tage billeder af det. Datalogerne bruger billedmaterialets oplysninger om vesiklernes position og form til at skabe en 3D-visualisering. Ved at lave sammenlignende visualiseringer af vesikler, hvor forsøgsdyret hhv. har været udsat for stress og ikke, bliver det muligt at se, hvordan stress påvirker nerverne.

Billedet forestiller er en visualisering af hjernecellernes (synapsernes) vesikler, som indeholder neurotransmittere.