休斯顿大学和辛辛那提大学的研究人员正在使用机器学习来更清楚地了解海洛因如何影响大脑，这有可能为成瘾治疗打开新的大门。
在一项开创性的研究中 4月30日发表在《科学进步》杂志上UH数学教授Demetrio Libate，他的博士生，Michela Marini和Heng Zhao，以及他的同事Yabo Niu，数学系的助理教授兼卫生系统和人口健康科学系的助理教授在UH中与Anna Kruyer的助理教授，与UC的助理教授一起，以对象的助理教授，以实施UC的助理教授，以实现UC的助理教授，以实现对象和助理教授。深入了解大脑如何应对海洛因的使用，戒断和复发。
从本质上讲，在研究药物使用障碍研究中的圣杯是如何找到阻止阿片类药物使用者复发的治疗方法。``有饮酒的治疗方法，但没有海洛因等药物，因此，如果我们能找到阻止人们复发的方法，那将产生巨大的影响。”
“就这项研究与辛辛那提大学合作是令人难以置信的有益的。这种工作对于将来开发更好的药物成瘾治疗至关重要。”-Michela Marini，UH博士生
一个 研究背景
根据克鲁耶（Kruyer）的说法，其在UC的实验室专注于海洛因的复发，当人们高估其复发期间的吸毒能力时，发生了许多过量用药死亡。她的团队开发了一种动物模型，以研究脑细胞与大脑的奖励中心之间的相互作用，该中心策划了复发过程。
克鲁耶说，我们想了解所涉及的神经元以及所有可以影响这种活性的不同细胞和分子。”这个想法是，如果您可以干预复发，可以帮助某人保持清洁。
尽管神经元是更常见的脑细胞，但Kruyer的团队专注于另一种称为星形胶质细胞的细胞。星形胶质细胞通过提供代谢能量来支持神经元，为神经递质提供的构件，并通过屏蔽或暴露不同的受体来调节突触活动。
星形胶质细胞是一种可以恢复突触稳态的保护细胞。”相对于突触，它们是超级动态的，并且以一种可能影响寻求药物的方式实时朝着突触远离突触。因此，如果您在复发过程中防止与突触的重新关联，则可以增加并延长复发。
一种新方法
但是，克鲁耶的动物模型不能翻译成人类受试者，因此，该团队专注于一个基本上充当细胞细胞骨骼的星形胶质细胞蛋白。
克鲁耶说，我们认为，如果我们能找到一种将我们在突触级别上看到的东西转化为细胞骨架的变化的方法，也许我们可以看到星形胶质细胞在人类复发期间是否在做一些关键的事情。”
那就是克鲁耶打电话给Labate和Marini寻求帮助时。
Labate说，我的研究的主要重点是数学技术在非欧国人数据中开发和应用有意义的模式，例如对复杂形状的分析，''Labate说。刺激
Labate和Marini使用机器学习来训练计算机以识别图像中的星形细胞细胞，类似于识别软件如何识别诸如汽车或照片中的人之类的对象。一旦计算机找到了星形胶质细胞，它将测量15个结构特征，包括尺寸，伸长和分支特性，以更好地了解它们的不同。
然后，该团队应用了计算机模型来识别伏隔核中星形胶质细胞的亚群，伏隔核是与药物复发有关的大脑区域。该模型可以以80％的精度确定细胞来源，这表明星形胶质细胞不是曾经想象的同质群体。取而代之的是，它们的结构特别是它们的形状和大小似乎因位置而有所不同，并且可能与功能差异有关。
使用动物模型以及从计算机模型中获得的知识，他们发现这些星形胶质细胞亚群似乎会收缩并在暴露于海洛因后变得不那么延展。
克鲁耶说，这些数据表明，海洛因正在做一些分子，使星形胶质细胞对突触活动做出反应并保持体内平衡的能力降低。”
下一步
随着团队继续揭示星形胶质细胞的具体机制，他们的发现可以为成瘾的新疗法提供依据，以恢复或替换受海洛因暴露破坏的星形胶质细胞的正常功能。
此外，可以将机器学习方法拉动和开发的Marini进行调整，并应用于具有复杂结构的其他类型的细胞。
Labate说，通过实现精确的量化和比较单细胞形态特征，这种方法为鉴定反映生物学过程，疾病状态或对治疗性干预的反应的细胞或分子生物标志物的新技术开发开辟了大门。”更广泛地说，我们的工作引入了一个新的定量框架，用于发现和验证复杂大脑条件（例如药物成瘾）的基本机械模型。”
对于马里尼（Marini），与加州大学（UC）团队的工作强调了跨学科合作在进行大脑研究中的重要性。
马里尼说，与辛辛那提大学合作，这项研究令人难以置信。”``通过发现海洛因使用如何改变星形胶质细胞，我们不仅为成瘾研究打开了新的大门，而且是为了了解大脑对广泛的药物和神经系统条件的反应。这种工作对于未来发展更好的药物成瘾治疗至关重要。