This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these messages)
|
Андерс Мартин Дейл — выдающийся нейробиолог и профессор радиологии, нейробиологии, психиатрии и когнитивной науки в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD) [1] , а также один из ведущих мировых разработчиков сложных методов вычислительной нейровизуализации. [2] [3] Он является основателем и директором Центра генетики мультимодальной визуализации (CMIG) в UCSD. [4]
Дейл основал и изначально разработал программное обеспечение для анализа изображений мозга FreeSurfer, будучи аспирантом Калифорнийского университета в Сан-Диего. [5] Позднее он совместно с Брюсом Фишлем разработал FreeSurfer в Массачусетской больнице общего профиля/Гарвардской медицинской школе. [6] Помимо FreeSurfer , его основные научные вклады включают разработку: a) событийно-связанной функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) (совместно с Рэнди Бакнером в Гарварде), [7] b) метода in vivo для количественной оценки толщины серого вещества коры головного мозга с использованием изображений МРТ (совместно с Брюсом Фишлом в Гарварде), [8] c) аналитической платформы для объединения фМРТ с магнитоэнцефалографией (МЭГ), [9] d) вычислительной морфометрии для автоматической маркировки областей мозга с использованием сканов МРТ (совместно с Брюсом Фишлом в Гарварде и Рахулом Десиканом и Роном Киллиани в Бостонском университете), [10] [11] и e) основанных на МРТ методологий для количественной оценки продольных изменений в областях мозга (совместно с Домиником Холландом в Калифорнийском университете в Сан-Диего). [12]
С 2013 года в сотрудничестве с Оле Андреассеном из Университета Осло и с использованием сводной статистики GWAS (p-значения и отношения шансов ) Дейл разработал и проверил методы оценки генетического перекрытия (плейотропии) между заболеваниями и фенотипами. [13] Эти методы генетической плейотропии предоставили ценную информацию по ряду заболеваний и выявили новые однонуклеотидные полиморфизмы, связанные с повышенным риском шизофрении, биполярного расстройства, [14] болезни Альцгеймера, [15] болезни Паркинсона, лобно-височной деменции, [16] кортикобазальной дегенерации, [17] гипертонии, гиперхолестеринемии и ишемической болезни сердца. [18] В сотрудничестве с Рахулом Десиканом и Чун Фанем Дейл разработал полигенную оценку для количественной оценки «персонализированного» риска для количественной оценки возраста начала болезни Альцгеймера. [19]
Дейл родился в Норвегии в 1964 году в семье генерал-майора Торстейна Дейла и Унн Сёйланд Дейл. Он учился в Техасском университете с 1983 по 1985 год и получил степень бакалавра в области компьютерных наук, после чего служил в норвежских ВВС. Затем он руководил небольшой консалтинговой компанией по системам управления. С 1989 по 1990 год он учился в Гарварде и Массачусетском технологическом институте по стипендии Фулбрайта и получил степень магистра в области инженерных наук. Затем он учился в аспирантуре Калифорнийского университета в Сан-Диего с 1989 по 1994 год.
Именно в этот период в UCSD Дейл начал работать над разработкой точных и автоматизированных алгоритмов для сегментации головы, что жизненно важно для правильного моделирования ЭЭГ/МЭГ и оптических сигналов. Он был пионером методов объединения тестов ЭЭГ, МЭГ и МРТ для локализации активности мозга. Он также проделал важную работу по поверхностному анализу данных МРТ и картированию зрительной коры. Он получил докторскую степень по когнитивным наукам в 1994 году, став одним из первых выпускников кафедры когнитивных наук UCSD. [3] [20] [21]
В интервью 2003 года Дейл объяснил, что он «всегда интересовался использованием количественных методов моделирования и симуляций для ответа на биологические вопросы», и что, будучи студентом Гарварда, он «интересовался подходом к коннекционистским нейронным сетям с более биологической точки зрения». Когда он поступил в Калифорнийский университет в Сан-Диего, чтобы продолжить свою аспирантуру, его интерес «переключился на изучение того, как тестировать модели того, как работает мозг. В идеале вы хотели бы тестировать свои модели не на анестезированных животных и срезах мозга, а измеряя активность мозга у людей неинвазивным способом. Я хотел изучать обычных людей, выполняющих обычные задачи. Это и привело меня к визуализации. Моей целью было увидеть, какие вещи мы можем измерить неинвазивно, которые можно количественно связать с моделями, которые мы хотим построить... Я хотел знать, что именно мы измеряем, как это можно смоделировать и как можно связать сигнал с тем, что происходит в мозге физиологически... на уровне, который позволяет измерять инвазивно и сопоставлять с параметрами количественных моделей». Его диссертационная работа в UCSD, сказал он, «была посвящена прямым и обратным задачам ЭЭГ и МЭГ, а также тому, как использовать анатомическую информацию для ограничения решений. Очевидно, что если вы используете только измерения ЭЭГ или МЭГ, пространственная точность недостаточна для того, чтобы делать выводы в масштабе, который наиболее полезен для нейробиологии. Это привело нас к попытке использовать информацию с более высоким пространственным разрешением, чтобы ограничить или сместить наши оценки источников сигнала в мозге». [20]
После окончания аспирантуры в Калифорнийском университете в Сан-Диего Дейл вернулся в Бостон, где с 1996 по 2004 год был доцентом кафедры радиологии в Гарвардском университете и заместителем директора Центра биомедицинской визуализации имени Атинулы А. Мартиноса, который совместно управляется Массачусетской больницей общего профиля, Гарвардской медицинской школой и Массачусетским технологическим институтом. В этот период в Гарварде Дейл продолжал разрабатывать неинвазивные технологии визуализации и использовал структурную МРТ для диагностики неврологических расстройств. [3] [20] [21] Позже Дейл сказал, что ближе к концу его аспирантских дней в Гарварде и во время его постдокторского пребывания в Калифорнийском университете в Сан-Диего он начал работать с МРТ и фМРТ. «Эта область только начиналась», — объяснил он. «Мы пытались использовать реконструкцию кортикальной поверхности с помощью МРТ, чтобы ограничить локализацию сигналов ЭЭГ и МЭГ. Мы также использовали эти геометрические представления коры в сочетании с функциональной МРТ для поиска карт в зрительной коре. Стив Энгель из Стэнфорда только что разработал парадигму стимула с фазовым кодированием. Он показал, что если вы представляете субъектам расширяющееся кольцо и вращающиеся клинья, вы можете применить анализ Фурье к сигналам фМРТ на основе воксель-за-вокселем и получить карту задержки или оценку ретинотопического представления. Мы придумали идею просмотра этих карт на поверхности коры, потому что карты на самом деле двумерны. Хотя топология этих карт проста, их сворачивание делает их сложными по объему. Чтобы визуализировать и анализировать паттерны мозговой активности, вам действительно нужно учитывать индивидуальную геометрию коры. Поэтому мы решили провести эксперимент. Мы отправились в Массачусетскую больницу общего профиля и попробовали наш небольшой эксперимент на выходных... Он сработал очень хорошо, и результаты попали в Science». [20]
В этот период Дейл и Брюс Фишль, его коллега из Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля, продолжали разрабатывать программное обеспечение для анализа изображений мозга, известное как FreeSurfer, над которым Дейл начал работать в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Дейл является профессором радиологии, нейронаук, психиатрии и когнитивных наук в UCSD с 2004 года и является основателем и содиректором Лаборатории мультимодальной визуализации UCSD (MMIL), которую на веб-сайте университета описывают как «междисциплинарную инициативу кафедр нейронаук и радиологии». Дейл является «ответственным лицом» в обоих департаментах «за интеграцию различных режимов и методов сбора данных визуализации, включая функциональную МРТ (фМРТ), магнитоэнцефалографию (МЭГ), электроэнцефалографию (ЭЭГ) и оптическую визуализацию». На веб-сайте говорится, что усилия Дейла «направлены в трех областях: постоянная разработка и совершенствование точных и автоматизированных алгоритмов для оценки субъектов с использованием мультимодальных подходов к сбору данных; статистический анализ данных; и проведение исследований на животных моделях с использованием оптической визуализации, высокопольной фМРТ и электрофизиологических записей для улучшения интерпретации исследований нейровизуализации». Его работа «привела к разработке программных инструментов, которые позволяют проводить автоматизированную сегментацию всей головы и мозга, включая неокортекс и подкорковые структуры, на основе данных МРТ». Совсем недавно Дейл и его коллеги по лаборатории использовали разработанные ими методы для оценки региональных морфометрических изменений, возникающих в результате старения и таких заболеваний, как шизофрения, болезнь Альцгеймера и болезнь Хантингтона. [3] [21]
Согласно веб-сайту UCSD, работа лаборатории Дейла в UCSD дала несколько других технологических разработок, включая «метод отслеживания и коррекции движения головы в реальном времени во время сканирования МРТ; полностью автоматизированный метод идентификации путей белого вещества с помощью сканирования МРТ; и метод количественной оценки продольных анатомических изменений с помощью серийных сканов МРТ». Кроме того, лаборатория разработала «бесплатную программу, которая помогает в изучении анатомических изменений, связанных с ранними стадиями болезни Альцгеймера и легкими когнитивными нарушениями (MCI). Эта технология, разработанная для Инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера (ADNI), включает продольные сканирования МРТ и ПЭТ, а также биомаркеры СМЖ у большого количества пациентов». Дейл также инициировал ряд «совместных усилий с использованием методов нейровизуализации для изучения генетических и экологических влияний на структуру и развитие мозга» и что «одобренная FDA версия его технологии автоматизированной сегментации теперь используется в повседневной практике для количественной оценки региональной атрофии у пациентов, проходящих клиническое обследование на предмет AD/MCI в Калифорнийском университете в Сан-Диего» [21] .
В 2009 году Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA), часть Национальных институтов здравоохранения (NIH), выделил грант в размере 8 950 590 долларов США в рамках Закона об Американском восстановлении и реинвестировании (ARRA) для финансирования проекта в Калифорнийском университете в Сан-Диего, Pediatric Imaging, Neurocognition, and Genetics Study (PING), в котором Дейл сыграл главную роль. Исследование использовало «сложные инструменты генного картирования и технологию визуализации для сбора большого количества данных о развитии мозга у детей». Дейл сказал, что «наша главная цель — создать базу данных — по сути, карту, изображающую геномный ландшафт развивающегося человеческого мозга — в качестве ресурса для научного сообщества. [2] В результате проекта PING Дейл и его коллеги-исследователи «разработали многомерный набор измерений мозга, которые, будучи взятыми вместе, могут точно оценить возраст ребенка с точностью 92 процента». [22]
В 2001 году Дейл совместно с Айне Бехан основал компанию по нейровизуализации CorTechs Labs Incorporated в Ла-Хойе, Калифорния, в которой он является главным научным консультантом. [3] [20] [21]
CorTechs Labs описывает себя как «группу ученых, инженеров, бизнес-профессионалов и клинических специалистов, стремящихся вывести на коммерческий рынок передовые технологии анализа изображений мозга». Эти технологии «могут помочь врачам более эффективно диагностировать и лечить серьезные неврологические расстройства, которые поражают миллионы пациентов по всему миру. Наша миссия — эффективно перенести плоды таких исследований в повседневную клиническую практику».
На веб-сайте CorTechs объясняется, что «в настоящее время компания выводит на рынок наш продукт следующего поколения для клинической морфометрии мозга NeuroQuant®», устройство, которое «автоматически извлекает критические количественные анатомические данные из МРТ мозга и сравнивает их с данными здоровых людей, по грубой аналогии с нормативной информацией, которую количественные отчеты по анализам крови предоставляют о молекулярных маркерах. Неврологи, нейрорадиологи и другие специалисты по диагностике и лечению расстройств ЦНС могут использовать этот продукт для получения дополнительной информации, которая может помочь в обнаружении и лечении патологических процессов у отдельных пациентов. Этот инструмент также может предоставить чувствительные биомаркеры визуализации, которые могут сократить расходы и продолжительность клинических испытаний». Кроме того, CorTechs получил финансирование от Национального института старения США «для использования данных, собранных в рамках совместно спонсируемого NIH и фармацевтической промышленностью проекта «Инициатива нейровизуализации болезни Альцгеймера» (ADNI), для установления показаний к использованию NeuroQuant® в качестве вспомогательного инструмента при оценке пациентов с болезнью Альцгеймера». [23] С тех пор NeuroQuant® изучался при различных неврологических патологиях, выходящих за рамки его первоначального предназначения для болезни Альцгеймера, таких как черепно-мозговая травма (ЧМТ) и эпилепсия. [24] [25]
Дейл был консультантом факультета обучения NIMH по когнитивной нейронауке в 2011–2012 годах. [26]
Дейл опубликовал статьи по многочисленным научным и медицинским дисциплинам в самых разных журналах, включая Science, Nature, Neuron, PNAS, PLOS Genetics, Plos Medicine, Molecular Psychiatry, Annals of Neurology, Acta Neuropathologica, Radiology и Circulation . [21]