Но ученые из Университета Цинциннати и Хьюстона пошли дальше. Анна Круйер и Деметрио Лабате применили алгоритмы распознавания образов, чтобы изучить, как меняется структура клеток мозга под действием героина, абстиненции и рецидива.

Исследование опубликовано в Science Advances.

Как устроен эксперимент

Лаборатория Круйер уже семь лет изучает механизмы рецидива у героиновых зависимых. Большинство передозировок происходит, когда человек после перерыва принимает привычную дозу, но организм уже не справляется. Ученые исследуют, как взаимодействуют нейроны и астроциты — вспомогательные клетки мозга, которые:

• Поддерживают нейроны, поставляя им «топливо» для передачи сигналов.
• Могут закрывать или открывать рецепторы, влияя на работу синапсов.

Астроциты — это как стражи синаптического баланса, — объясняет Круйер.

Они постоянно двигаются, то приближаясь к синапсам, то удаляясь. Если заблокировать это движение, можно усилить рецидив.

Машинное обучение в помощь

Проблема в том, что методы, работающие на животных, не всегда применимы к людям. Поэтому ученые сосредоточились на белке, который формирует «скелет» астроцита. Если отследить его изменения, можно понять, как клетка ведет себя при рецидиве.

Математики под руководством Лабате обучили нейросеть анализировать сотни изображений астроцитов. Алгоритм научился не только находить эти клетки, но и оценивать их по 15 параметрам: плотность «скелета», размер, форма, количество ответвлений.

Представьте, что вы показываете компьютеру уличные сцены, и он отличает пешеходов от машин, — говорит Круйер.

Так же он учится видеть различия между астроцитами.

Результат эксперимента

Когда модель применили к мозгу подопытных животных, выяснилось:

• Алгоритм с точностью 80% определял, из какого участка прилежащего ядра  (зона мозга, связанная с зависимостью) взята клетка. Значит, астроциты не одинаковы — их структура зависит от местоположения.
• После героина астроциты сжимались и теряли пластичность. Вероятно, это мешает им регулировать работу синапсов.

Героин буквально ломает клеточную архитектуру, — заключает Круйер.

Если мы поймем, как восстановить астроциты, возможно, найдем способ предотвратить рецидив.

Этот проект важен по трем причинам:

1. Методология — машинное обучение исключает субъективность: алгоритм видит то, что не замечает человек. Теперь можно анализировать клетки мозга у людей, не полагаясь на косвенные данные.
2. Новый взгляд на астроциты — если раньше их считали «обслуживающим персоналом» нейронов, теперь ясно: их структура влияет на функции. Возможно, именно они — ключ к управлению зависимостью.
3. Терапевтический потенциал — если научиться «чинить» астроциты, можно создать препараты, снижающие риск рецидива.

Ранее ученые приравняли фастфуд к наркотикам.