Половые различия в ремоделировании левого желудочка с использованием данных о региональной толщине стенок и их связь с риском сердечно-сосудистых заболеваний

Применения искусственного интеллекта (ИИ) в компьютерной томографии (КТ) требуют объективного и непрерывного тестирования, однако стандартизированные методы для этой цели не были установлены. В данной работе мы представляем подход, использующий физические фантомы для стандартизированного тестирования и мониторинга ИИ, продемонстрированный на примере обнаружения опухолей печени. Мы начинаем с разработки фантомов, разработанных с учетом анатомического входного домена, ожидаемого ИИ-алгоритмами, а затем систематически оцениваем, как производительность ИИ зависит от вариаций в технологии сканирования и эксплуатации на двух клинических КТ-системах. Далее мы проводим долгосрочный мониторинг, получая последовательные результаты на протяжении пятнадцати месяцев на обеих системах. Наконец, мы подтверждаем клиническую значимость, демонстрируя, что модели ИИ, обученные на данных фантомов, эффективно обобщаются на пациентов и не показывают признаков специфической адаптации к фантомам. Наши результаты показывают, что анатомически реалистичные фантомы позволяют проводить стандартизированное, специфичное для места тестирование и мониторинг ИИ, предоставляя проактивный метод для локального и межучрежденческого обеспечения качества.

Болезнь Альцгеймера (БА) определяется и стадийно классифицируется на основе стереотипного, прогрессирующего накопления амилоид-бета (A{beta}) бляшек и гиперфосфорилированных тау (pTau) нейрофибриллярных клубков в различных областях мозга. Эти области существенно различаются по своей архитектуре и функциям, но в значительной степени сохраняют клеточный состав, с некоторой региональной спецификацией. Поскольку патология накапливается, определенные нейроны теряются, а не нейронные клетки переходят в состояния, ассоциированные с болезнью, но остается неясным, являются ли типы клеток, пораженные в одной области, такими же в других областях. Здесь мы расширили Атлас клеток мозга при болезни Альцгеймера в Сиэтле (SEA-AD) на десять неокортекальных и аллокортекальных областей, охватывающих кортикальную дугу канонического стадирования БА, профилируя приблизительно семь миллионов ядер от 84 доноров с помощью секвенирования РНК с одиночными ядрами, ATAC-seq и Multiome наряду с количественной нейропатологией и секвенированием всего генома. Ядра были сопоставлены с расширенной референсной таксономией Инициативы BRAIN, содержащей 207 типов клеток, иерархическая псевдо-прогрессия обеспечила непрерывные, донорные уровни оценки патологии БА в каждой области и по всему мозгу, совместно моделируя A{beta} и pTau. Изменения в клетках были как высокоспецифичными, так и поразительно последовательными: лишь около 30% типов клеток изменились в относительной частоте, но те, кто изменился, изменились в согласованном направлении в различных областях. Конкретные подмножества ингибирующих интернейронов Sst, Lamp5, Vip, Sncg и Pvalb, а также миелинизирующих олигодендроцитов были потеряны скорее всего на самых ранних стадиях у донора с минимальной патологией, наряду с первоначальным появлением ассоциированных с БА микроглией; потеря типов возбуждающих нейронов L2/3 и некоторых глубоких слоев, резкий рост микроглии и появление реактивных астроцитов последовали у доноров на более поздних стадиях. Регионально специализированные популяции также оказались уязвимыми, включая ожидаемые аллокортекальные типы, а также, неожиданно, специализированные возбуждающие нейроны слоя 4 (L4 IT) первичной зрительной коры (V1C) и смешанные ингибирующие интернейроны Sst и Pvalb. Ключевые изменения воспроизводились в трех независимых когортах, охватывающих более 700 дополнительных доноров. Мы исследовали два взаимодополняющих уязвимых населения в механистических подробностях: регионально специализированные нейроны V1C L4 IT, которые были потеряны поздно, несмотря на то, что их широко считали устойчивыми, и пан-кортикальные интернейроны Sst, которые потерялись в первые стадии болезни. Применяя многогранный ИИ-рабочий процесс, который конструировал гипотезы, основанные на литературе из дифференциального экспрессии для нейронов L4 IT, были выделены гипервозбудимость, частично опосредованная высоким уровнем экспрессии NMDA-рецепторов, как сходный фенотип уязвимости. Уязвимые интернейроны Sst сходились на гипервозбудимости через частично различные пути и обогащались экспрессией генов, приоритизированных в GWAS для БА, связывая их уязвимость с генетической архитектурой БА. Эти данные, доступные на SEA-AD.org, предоставляют многофункциональный региональный каркас для сообщества, чтобы исследовать молекулярные и клеточные изменения прогрессирования БА.

С учетом старения глобального населения саркопения и остеопороз стали критически важными проблемами общественного здравоохранения. Мышцы и кости анатомически и функционально тесно взаимосвязаны, но биологические механизмы, связывающие саркопению и остеопороз, до сих пор не были полностью раскрыты. В данном исследовании систематически изучалась двусторонняя связь и общие механизмы между саркопенией и остеопорозом с помощью многоомической аналитики, интегрирующей геномные, протеомные и метаболомные данные из Британского биобанка. Наши результаты показали, что эти два состояния могут являться взаимными факторами риска. Более высокий индекс сухой массы тела (отношение рисков [HR] = 0.830, 95% доверительный интервал [CI]: 0.788-0.874), большая сила захвата рукой (HR = 0.544, 95% CI: 0.531-0.558) и более быстрый обычный темп ходьбы (HR = 0.735, 95% CI: 0.723-0.746) были значительно связаны с более низкой заболеваемостью остеопорозом, при этом несколько плазменных белков и метаболитов были идентифицированы как медиаторы в этих ассоциациях. В то же время более высокая минерализация костей левой пятки (HR = 0.613, 95% CI: 0.394-0.946) и правой пятки (HR = 0.591, 95% CI: 0.380-0.912) была связана с уменьшением риска саркопении. Также мы наблюдали положительную генетическую корреляцию (r = 0.25, p = 1.6 × 10), между саркопенией и остеопорозом, а также значительное совпадение в генах, связанных с риском, и циркулирующих биомаркерах между двумя состояниями с согласованными направлениями эффектов. Кроме того, изменяемые факторы, такие как курение, продолжительность сна и физическая активность, продемонстрировали схожие паттерны эффектов между саркопенией и остеопорозом, с более чем 30% перекрытием в медиаторах белков и метаболитах. Эти открытия подчеркивают общие патофизиологические пути, которые могут лежать в основе обоих состояний, и ожидается, что они способствуют пониманию взаимозависимости мышц и костей.

Охраняемые территории не могут остановить утрату биоразнообразия в изоляции; интеграция их с окружающими территориями, подверженными человеческому воздействию, имеет решающее значение. Однако эта интеграция осложняется значительной гетерогенностью ландшафта на их границах, что затрудняет понимание трансграничных изменений в предоставлении экосистемных услуг. Мы представляем новую структуру для характеристики этих динамических процессов путем анализа градиентов экосистемных услуг вдоль границ охраняемых территорий. Для 16 охраняемых территорий во французских Альпах мы оценили 12 экосистемных услуг, используя сочетание устоявшихся биофизических моделей и новых моделей на основе связности для подвижных видов. Эти данные были сгруппированы в три области, ориентированные на заинтересованные стороны, отражающие соответственно сельские, культурные и городские приоритеты управления. Автоматизированный полиномиальный регрессионный анализ классифицировал границы на пять типов градиентов. Наиболее распространенными были Убывающие Градиенты, представляющие собой снижение экосистемных услуг за пределами охраняемой территории, и Возрастающие Градиенты, имеющие противоположный паттерн. Наш анализ показывает, что эти закономерности обусловлены специфическими конфигурациями ландшафта, выявляя частые компромиссы между тремя приоритетами управления, когда, например, ландшафты, поддерживающие сельские приоритеты, часто ухудшают культурные и городские. Мы также выделяем ключевые возможности для синергии, определяя области, где экосистемные услуги для всех трех приоритетных областей увеличиваются одновременно за пределами охраняемой территории. Эта пространственно явная типология предоставляет мощный диагностический инструмент для проектирования целевых интервенций, таких как приоритизация восстановления местообитаний там, где экосистемные услуги снижаются, или управление сельскохозяйственными ландшафтами для смягчения конфликтов между приоритетами управления, поддерживая более эффективную интеграцию охраняемых территорий в более широкий ландшафт.

Наше социальное окружение сильным образом влияет на поведение, такое как употребление наркотиков и стремление к сенсациям. В то время как основное внимание в исследованиях уделяется групповому давлению и конформизму, роль социальной настройки — склонности соответственно настроиться на свое социальное окружение ради социальной награды без явного давления — была в значительной степени упущена. Это исследование оценивало английскую версию вопросника социальной настройки (SAQ) и исследовало его связь с возрастом, употреблением алкоголя и каннабиса, импульсивностью и стремлением к сенсациям (N = 447; 54,5% женщин). Подтверждающий факторный анализ показал приемлемое и хорошее соответствие первоначально предложенной двухфакторной модели, в то время как однофакторная модель продемонстрировала значительно худшее соответствие. Внутренняя согласованность была хорошей для всей шкалы (α = 0.82) и приемлемой для подсекции когниции (α = 0.75) и подсекции поведения (α = 0.78). SAQ также показал сходные оценки по шкале и подсекциям, а также измерительную инвариантность по полу. Более высокая социальная настройка наблюдалась у молодых людей. Оценки SAQ, особенно по подсекции поведения, были положительно связаны с употреблением алкоголя и каннабиса, а также с импульсивностью. Возраст изменял эти ассоциации: среди молодых людей более высокая социальная настройка была связана с большим употреблением алкоголя и стремлением к сенсациям, в то время как эти ассоциации изменялись с возрастом. Эти результаты предполагают, что социальная настройка может выступать как рискованным, так и защитным фактором для рискованного поведения, в зависимости от стадии развития. Английский SAQ продемонстрировал надежные психометрические свойства по обеим подсекциям — Когниция и Поведение — и оказался подходящим для использования в качестве единой составной шкалы, что подтверждает его гибкость как надежного инструмента для измерения социальной настройки.

[Данная статья исправляет статью DOI: 10.2196/82815.]