Wissenschaftler der Universität St. Petersburg haben zusammen mit IT-Spezialisten als erste weltweit Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) eingesetzt, um die Reaktionen von Zebrafischen auf Psychopharmaka zu bestimmen. Den Forschern gelang es dabei, die KI so zu trainieren, dass sie anhand der Reaktion der Fische bestimmen konnte, welche psychotropen Wirkstoffe im Experiment verwendet wurden.
Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry veröffentlicht.
ÜBERSICHT
Die Bedeutung des Zebrafischs in der Forschung
Nach der Maus ist der Zebrafisch der derzeit der am zweithäufigsten verwendete Modellorganismus in der medizinischen Forschung. Dabei sind die Vorteile des Zebrafisches zahlreich. Die Unterhaltskosten sind gering. Zudem besteht eine große genetische und physiologische Ähnlichkeit mit dem Menschen. Zudem ermöglicht das einfache Nervensystems des Zebrafisches den Forschern, im Vergleich zu Studien mit komplexeren Organismen genauere Ergebnisse zu erzielen.
Was ist das Besondere an der Studie?
Die Wissenschaftlern der Universität St. Petersburg haben weltweit als Erste, KI-Algorithmen eingesetzt, die auf neuronalen Netzen basieren, um Bewegungsabläufe von Zebrafischen zu analysieren. Die Forscher verglichen dabei Daten, die zuvor in einer Reihe von In-vivo-Experimenten mit erwachsenen Zebrafischen gesammelt wurden, die neurotropen Medikamenten ausgesetzt waren, mit nicht exponierten Kontrollgruppen.
Die Forscher setzen Zebrabärblinge verschiedenen psychotropen Substanzen Nikotin, Ethanol und Koffein aus. Jede dieser Substanzen wirkt sich auf das zentrale Nervensystem (ZNS) der Zebrafische und deren Bewegungsmuster aus.
Die Forscher verwendeten dann die Unterschiede in der Bewegungsaktivität von Zebrafischen, um KI-Algorithmen anhand der Videodaten zu trainieren, die bei früheren Experimenten gewonnen wurden.
Die Wissenschaftlern sind überzeugt, dass die Funktionalität von KI-Anwendungen durch Verfeinerung und Anpassung der neuronalen Netzmodelle weiter verbessert werden kann. Sie wollen ihre Forschung fortzusetzen, um diesen vielversprechenden Ansatz in der Arzneimittelentwicklung weiter zu verfolgen.
Quellen
Artificial intelligence-driven phenotyping of zebrafish psychoactive drug responses. IN: Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry.
Zebrafish – Drug discovery and development. Wikipedia
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