Model 3D dengan AI untuk Penelitian Anatomi – ScienceDaily


Dahulu kala, para ilmuwan seperti Casey Holliday membutuhkan pisau bedah, gunting, dan bahkan tangan mereka sendiri untuk melakukan penelitian anatomi. Tapi sekarang, dengan kemajuan teknologi baru-baru ini, Holliday dan rekan-rekannya di University of Missouri menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk melihat ke dalam hewan atau orang – hingga ke satu serat otot – tanpa pernah memotongnya.

Holliday, profesor patologi dan ilmu anatomi, mengatakan labnya di Fakultas Kedokteran MU adalah salah satu dari segelintir laboratorium di seluruh dunia yang saat ini menggunakan pendekatan teknologi tinggi ini.

AI dapat mengajarkan program komputer untuk mengidentifikasi serat otot dalam gambar, seperti dalam pemindaian CAT. Kemudian para peneliti dapat menggunakan data tersebut untuk mengembangkan model komputer 3D terperinci dari otot untuk lebih memahami bagaimana mereka bekerja bersama dalam tubuh untuk kontrol motorik, kata Holliday.

Holliday dan beberapa muridnya dan mantan muridnya baru-baru ini melakukan hal itu ketika mereka mulai mempelajari kekuatan gigitan buaya.

“Yang unik dari kepala buaya adalah mereka datar, dan kebanyakan hewan yang berevolusi untuk menggigit sangat keras, seperti hyena, singa, T. rexes, dan bahkan manusia, memiliki tengkorak yang sangat besar karena semua otot rahang itu vertikal.” ,” kata Liburan. “Mereka direkayasa untuk mengerahkan banyak kekuatan gigitan vertikal pada apa pun yang mereka makan. Tapi otot buaya lebih horizontal.”

Baca Juga:  Lab penelitian Samsung SOC "terpecah" menjadi chip AI/komputasi dan komunikasi

Model arsitektur otot 3D dapat membantu tim menentukan bagaimana otot-otot di kepala buaya disejajarkan untuk meningkatkan kekuatan menggigit mereka. Membantu memimpin upaya ini adalah salah satu mantan mahasiswa Holliday, Kaleb Sellers, yang sekarang menjadi peneliti pascadoktoral di University of Chicago.

“Otot rahang telah lama dipelajari pada mamalia dengan asumsi bahwa deskripsi anatomi otot yang relatif sederhana dapat memberi tahu banyak tentang fungsi tengkorak,” kata Sellers. “Studi ini menunjukkan kompleksitas anatomi otot rahang pada sekelompok reptil.”

Laboratorium Holliday mulai bereksperimen dengan pencitraan 3D beberapa tahun yang lalu. Beberapa temuan awal mereka diterbitkan dengan sebuah penelitian pada tahun 2019 Biologi Organisme Integratif menunjukkan pengembangan model 3D dari otot rangka jalak Eropa.

Transisi ke dunia digital

Secara historis, Holliday mengatakan bahwa penelitian anatomi – dan banyak dari apa yang dia lakukan di masa mudanya – melibatkan pembedahan hewan dengan pisau bedah atau gunting, atau apa yang dia sebut pendekatan “analog”. Dia pertama kali diperkenalkan tentang manfaat menggunakan pencitraan digital untuk mempelajari anatomi ketika dia bergabung dengan proyek Sue the T. rex pada akhir 1990-an. Sampai saat ini, itu tetap menjadi salah satu spesimen Tyrannosaurus rex terbesar dan terawetkan yang pernah ditemukan.

Baca Juga:  Apakah data adalah peluru perak untuk ekonomi yang melambat?

Holliday mengingat saat tengkorak raksasa T. rex diangkut ke Laboratorium Lapangan Boeing Santa Susana di California untuk dicitrakan di salah satu pemindai CAT raksasa perusahaan kedirgantaraan, biasanya digunakan untuk memindai mesin jet yang digunakan dalam pesawat komersial.

“Pada saat itu, itu adalah satu-satunya pemindai CAT di dunia yang cukup besar untuk mengambil tengkorak T. rex dan juga memiliki kekuatan untuk mengirim sinar-X melalui bebatuan,” kata Holliday. “Ketika saya selesai kuliah, saya ingin menjadi teknisi radiologi, tetapi dengan proyek Sue, saya belajar semua tentang bagaimana mereka CAT memindai benda ini, dan itu benar-benar menggelitik saya.”

Hari-hari ini, Holliday mengatakan banyak dari mahasiswanya saat ini dan mantan mahasiswanya di MU sedang belajar memahami anatomi menggunakan metode pencitraan dan pemodelan “canggih” yang dia dan rekan-rekannya kembangkan. Salah satu siswa tersebut adalah Emily Lessner, lulusan muda MU yang mengembangkan hasratnya untuk “binatang yang sudah lama mati” dengan bekerja di lab Holliday.

“Proses digitalisasi tidak hanya berguna untuk laboratorium dan penelitian kami,” kata Lessner. “Itu membuat pekerjaan kami dapat dibagikan dengan peneliti lain untuk mempercepat kemajuan ilmiah, dan kami juga dapat membagikannya kepada publik sebagai alat pendidikan dan konservasi.” Secara khusus, pekerjaan saya yang berhubungan dengan jaringan lunak dan korelasi tulang dari hewan-hewan ini tidak hanya memunculkan ratusan pertanyaan di masa depan yang harus dijawab, tetapi juga mengungkap banyak hal yang tidak diketahui. Dengan melakukan itu, saya tidak hanya memperoleh keterampilan pencitraan yang akan membantu saya dalam pekerjaan saya di masa depan, tetapi saya sekarang memiliki lebih dari satu karier yang perlu dijelajahi.”

Baca Juga:  Ada menjadi unicorn Kanada terbaru yang berhemat, memberhentikan 16 persen tenaga kerja

Rencana juga sedang dikerjakan, menurut Holliday, untuk membawa model anatomi 3D mereka selangkah lebih maju dengan mempelajari bagaimana tangan manusia berevolusi dari nenek moyang evolusioner mereka. Proyek, yang masih dalam tahap awal, baru-baru ini menerima hibah dari Leakey Foundation. Proyek Holliday mencakup dua rekannya di MU, Carol Ward, Profesor Patologi dan Ilmu Anatomi Terhormat Kurator, dan Kevin Middleton, Profesor Associate Ilmu Biologi.

Sementara sekitar 90% dari penelitian yang dilakukan di laboratorium Holliday melibatkan pemeriksaan hal-hal yang ada di dunia modern, katanya, data yang dikumpulkan juga dapat menginformasikan catatan fosil, serta memberikan pengetahuan tambahan tentang bagaimana T. rex bergerak dan berfungsi .

“Dengan pemahaman yang lebih baik tentang anatomi otot yang sebenarnya, kami benar-benar dapat mengetahui bagaimana T. rex dapat melakukan kontrol motorik yang sangat baik dan perilaku yang lebih bernuansa seperti kekuatan menggigit dan perilaku makan,” kata Holliday.



Source link