قطرة حبر في كوب ماء تنتشر بسرعة وبشكل منتظم. لكن إذا كان الماء محصورًا بين كريات متراصة، فإن سحابة الحبر تزحف ببطء وبشكل غريب — تلتف حول العوائق وتعلق في الممرات الضيقة. تقريبًا هكذا تتحرك جزيئات الماء في النسيج الحي. في ورم الدماغ، تقف الخلايا متلاصقة، والمسافة بينها تشبه متاهة بممرات مضغوطة.
التصوير بالرنين المغناطيسي العادي يُظهر هذه المتاهة بشكل ضبابي. لكن إذا غُيّر الزمن الذي يستمع فيه الجهاز إلى الإشارة الصادرة عن جزيئات الماء، يمكن التقاط مدى ابتعادها. عند التأخيرات القصيرة، يبدأ الماء فقط بالانتشار ويشعر بالجدران القريبة. أما عند التأخيرات الطويلة، فحركته لا تعيقها خلية واحدة بل كل تشابك الممرات. هذا التأثير يُسمى اعتماد الانتشار على الزمن.
مؤلفو الدراسة بنوا نموذج TRACED الذي يفكك إشارة الرنين المغناطيسي إلى أربعة مكونات: نسبة الماء داخل الخلايا، وتشتت أحجام الخلايا، والحركة الحقيقية للماء في الشقوق بين الخلايا، وتعرج هذه الشقوق (معامل يسميه الفيزيائيون التعرج). للحساب السريع للإشارات، دُرّبت شبكة عصبية على آلاف المحاكاة للانتشار في ترتيبات افتراضية لكريات بأقطار مختلفة. ولنقل هذه المعرفة إلى بيانات حقيقية للمرضى، طُبّق التعلم بالنقل: الشبكة المدربة على المحاكاة أُعيد تدريبها مباشرة أثناء مطابقتها للقياسات السريرية.
اختُبر النموذج على ثمانية مرضى مصابين بأورام دبقية بدرجات خباثة مختلفة. لدى اثنين منهم، قورنت النتائج مع علم الأنسجة — شرائح رقيقة من الورم فُحصت تحت المجهر. أحجام الخلايا التي حُصل عليها بغير تدخل جراحي طابقت القياسات على الشريحة. هذا يعني أن TRACED يسمح بالنظر إلى النسيج على مستوى الخلايا المفردة دون إحداث قطع.
هذا النهج يذكر بعمل محقق يستدل من اهتزاز شبكة العنكبوت على مكان العنكبوت بالضبط. فبدل الشبكة، لدينا تدرجات المجال المغناطيسي، وبدل العنكبوت، الخلية. وكلما قرأنا هذا الاهتزاز بدقة أكبر، رأينا بنية الورم أوضح.
يمكن أن يتراوح حجم خلايا الورم الدبقي بعشرة أضعاف — من 5 إلى 50 ميكرومتر. هذا كما لو كانت في غرفة واحدة كرة تنس وبطيخة.
في رواية «تقرير الأقلية» لفيليب ديك، يُكشف المجرمون عبر تنبؤات المتحولين. نموذج TRACED أيضًا «يتنبأ» ببنية الورم من آثار غير مباشرة — لكن بدل العرافين، لدينا تدرجات المجال المغناطيسي.