Muito se sabe sobre a esquizofrenia, desde seu componente heredita¡rio atéo fato de que suas alucinações e dela­rios caractera­sticos estãoligados a alterações na atividade cerebral.

No entanto, menos se sabe sobre as causas desta doença que afeta 3 milhões de americanos. Os pesquisadores postulam quemudanças na estrutura e química do cérebro estãoenvolvidas, e os dados fornecidos por análises de mutações genanãticas e por meio de imagens cerebrais estãoproduzindo pistas importantes, mas um quadro completo se mostrou ilusãorio.

Sayan Ghosal, doutorando em Engenharia Elanãtrica e de Computação na Whiting School of Engineering , estãotrabalhando para mudar isso. Sua abordagem, um modelo denominado Genetic and Multimodal Imaging data using Neural-network Designs , "G-MIND", combina dados de imagem e genanãtica para fornecer uma melhor compreensão dos biomarcadores associados a  esquizofrenia - pesquisa que não pode apenas ajudar a prever quem éem risco de desenvolver a doena§a, mas também levar a tratamentos mais eficazes.

"Esperamos que este modelo possa ser usado para capturar as interações entre a atividade cerebral e as mutações genanãticas associadas a  esquizofrenia", diz Ghosal. "Nosso modelo tem a capacidade de fundir todas essas diferentes visaµes em uma única estrutura e, em conjunto, aprender diferentes padraµes representativos que são preditivos de esquizofrenia. No entanto, fundir diferentes manãtodos de dados édifa­cil, então também tivemos que desenvolver nossos pra³prios algoritmos que exploram a estrutura compartilhado entre as modalidades de dados para encontrar uma solução. "

O modelo de Ghosal comea§a analisando mutações genanãticas na forma de dados de polimorfismo de nucleota­deo aºnico, ou SNP, que contanãm informações sobre alterações na estrutura do DNA. Ele ajuda a identificar locais no DNA que contem informações preditivas sobre a esquizofrenia, essencialmente fornecendo um "mapa de importa¢ncia" que informa aos pesquisadores quais regiaµes do DNA contem potenciais "marcos" de esquizofrenia. Essas informações podem ajudar os pesquisadores a se concentrarem em regiaµes especa­ficas do DNA, evitando que percorram todo o genoma.

O professor assistente Archana Venkataraman diz que essa abordagem se destaca das outras porque combina os dois pontos de vista principais dos transtornos neuropsiquia¡tricos: a disfunção cognitiva e comportamental écausada pela atividade cerebral alterada e éaltamente heredita¡ria.

"A maioria dos estudos se concentra em um ponto de vista ou outro, o que fornece uma imagem incompleta das causas e mecanismos subjacentes", diz Venkataraman, o principal investigador do Laborata³rio de Ana¡lise de Sistemas Neurais do qual Ghosal émembro. "O trabalho de Sayan tenta unir esses dois doma­nios. Ele desenvolveu uma rede neural profunda que pode extrair biomarcadores preditivos da função cerebral e variação genanãtica, ao mesmo tempo que fornece informações de diagnóstico. Em última análise, seu trabalho da¡ um passo crucial em direção a uma caracterização mais completa e personalizada de distúrbios neuropsiquia¡tricos, que podem ser usados ​​para projetar terapias direcionadas. "

O artigo de Ghosal sobre a pesquisa, "G-MIND: Um End-to-End Multimodal Imaging-Genetics Framework para Biomarcador de Identificação e Classificação de Doena§as" ganhou o praªmio de Melhor Trabalho de Aluno na Conferência de Processamento de Imagem virtual da SPIE Medical Imaging em fevereiro.

“Receber o praªmio foi definitivamente empolgante, e também ébom ver que nossa estratanãgia de modelagem e nossa abordagem entusiasmam outros pesquisadores proeminentes”, disse ele.

Olhando para o futuro, Ghosal deseja expandir essa pesquisa preditiva para melhorar a compreensão de como as mutações genanãticas associadas a  esquizofrenia alteram as vias biológicas que levam a  doença frequentemente devastadora.

“a‰ extremamente difa­cil localizar as razões por trás de distúrbios como a esquizofrenia”, diz ele. "Executar técnicas farmacola³gicas e bioquímicas em seres humanos, que éa norma atual para tratar aqueles que sofrem de esquizofrenia, émuito complicado. Construir técnicas não invasivas baseadas em dados para descobrir as causas subjacentes da doença énecessa¡rio agora mais do que nunca."