Стресс по дыханию и карта мозга: Два научных прорыва, которые могут изменить медицину

Самое лучшее и самое непонятое до сих пор творение природы, мозг продолжает преподносить сюрпризы.

На этот раз ими стали результаты исследования швейцарских ученых, которые опубликованы в престижном журнале Nature: они утверждают, что мозг состоит из множества отдельных химических территорий. Речь идет о липидах - жировых молекулах, которые формируют оболочки нейронов, защищают нервные волокна и участвуют в передаче сигналов.

Это открытие уже названо прорывом в нейробиологии. Ведь эти зоны мозга всегда считались однородными, но оказалось, они состоят из множества "ячеек". Впервые обнаружить их в мозге мышей позволили самые современные методы масс-спектрометрической визуализации, а также применение искусственного интеллекта. Результатом исследований стал "Атлас липидов мозга", где можно увидеть 539 таких отдельных химических участков.

Хотя карта создана на основе мозга мышей, метод позволяет искать похожие закономерности у людей. Это поможет понять механизмы старения и таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и депрессия.

Между тем

Созданная российскими учеными нейросеть способна по данным о дыхании человека выявлять стресс с точностью более 96 процентов. В перспективе такой подход может использоваться для мониторинга стресса в профессиях высокой ответственности: у водителей, диспетчеров, пилотов, операторов сложных систем, а также в спорте, образовании и медицине.

Помните в романе "Двенадцать стульев", была фраза "дышите глубже - вы взволнованы"? Исследователи из Петрозаводского государственного университета и их коллеги из Турции научили нейросеть выявлять маркеры стресса по параметрам человеческого дыхания, применив два подхода. В первом анализировалась дыхательная волна, во втором из сигнала сначала "извлекали" различные характеристики дыхания - например, особенности формы волны, изменения дыхания на разных частотах и устойчивость его ритма во времени. А затем использовали их для распознавания состояния человека. Лучший результат в тестах показала компактная нейросеть, которая анализировала саму дыхательную волну. Более чем в 96% случаев она правильно определяла, есть стресс или нет.

Впрочем, исследователи хотели понять, а какие еще изменения дыхания помогают нейросети принять решение. Оказалось, что на стресс указывали не только частота дыхания, но и другие его особенности: продолжительность вдоха, форма дыхания, изменения ритма на разных частотах и его устойчивость во времени. Таким образом, стресс в исследовании был связан сразу с несколькими "маркерами".

"Результаты исследования позволят отслеживать реакцию человека на нагрузку, наблюдать динамику восстановления после физической или психоэмоциональной нагрузки и вовремя замечать состояние повышенного напряжения", - говорит руководитель проекта Андрей Величко, кандидат физико-математических наук, доцент Петрозаводского госуниверситета. В дальнейшем авторы планируют проверить метод не только в лаборатории, но и в повседневных условиях: когда участники исследования будут ходить, работать за столом, отдыхать и спать. Это позволит учесть то, как на дыхание влияют движение, положение тела, разговор и другие естественные факторы.