دمج أنسجة المخ البشرية المزروعة في المختبر مع الإلكترونيات
تاريخ النشر: 13th, December 2023 GMT
في قصة مقتبسة من المشاهد الافتتاحية لفيلم رعب خيال علمي، نجح العلماء في سد فجوة حرجة بين ما هو بيولوجي وما هو إلكتروني. تتناول الدراسة، التي نُشرت في Nature Electronics (ملخصة في Nature)، تفاصيل "حاسوب حيوي هجين" يجمع بين أنسجة الدماغ البشرية المزروعة في المختبر والدوائر التقليدية والذكاء الاصطناعي. وقد تعلم النظام، الذي أطلق عليه اسم Brainoware، التعرف على الأصوات بدقة تصل إلى 78%.
يجمع برنامج Brainoware بين عضويات الدماغ - مجموعات من الخلايا البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية والتي تحولت إلى "أدمغة صغيرة" مملوءة بالخلايا العصبية - مع الدوائر الإلكترونية التقليدية. ولتحقيق ذلك، وضع الباحثون «عضويًا واحدًا على صفيحة تحتوي على آلاف الأقطاب الكهربائية لربط الدماغ بالدوائر الكهربائية». تترجم الدوائر، التي تتحدث إلى عضوي الدماغ، المعلومات التي يريدون إدخالها إلى نمط من النبضات الكهربائية.
ثم تتعلم أنسجة المخ التكنولوجيا وتتواصل معها. يكتشف جهاز استشعار في المصفوفة الإلكترونية استجابة الدماغ المصغر، والتي تقوم خوارزمية التعلم الآلي المدربة بفك شفرتها. بمعنى آخر، بمساعدة الذكاء الاصطناعي، تندمج الخلايا العصبية والإلكترونيات في آلة حيوية واحدة (أساسية للغاية في الوقت الحالي) لحل المشكلات.
وقام الباحثون بتعليم نظام الدماغ الحاسوبي كيفية التعرف على الأصوات البشرية. لقد قاموا بتدريب برنامج Brainoware على 240 تسجيلًا لثمانية أشخاص يتحدثون، "وترجمة الصوت إلى كهرباء لتوصيله إلى العضو العضوي". تفاعل الجزء العضوي بشكل مختلف مع كل صوت أثناء توليد نمط من النشاط العصبي الذي تعلم الذكاء الاصطناعي فهمه. لقد تعلم برنامج Brainoware كيفية التعرف على الأصوات بدقة تصل إلى 78 بالمائة.
فيلادلفيا، بنسلفانيا - 15 أغسطس: قام فادي جاكوب، وهو طالب دراسات عليا زائر من جامعة جونز هوبكنز، بتشريح ورم أرومي دبقي في المخ في مبنى الأبحاث السريرية بجامعة بنسلفانيا في فيلادلفيا، بنسلفانيا في 15 أغسطس 2018. الورم الذي جاء مباشرة من المركز سيتم تشريح -op إلى مئات القطع الصغيرة التي سيتم استخدامها لتنمية الأعضاء السرطانية. (تصوير جيسيكا كوركونيس لصحيفة واشنطن بوست عبر غيتي إيماجز)
عضويات الدماغ البشري (واشنطن بوست عبر غيتي إيماجز)
ينظر الفريق إلى العمل على أنه دليل على المفهوم أكثر من كونه شيئًا له استخدام عملي على المدى القريب. على الرغم من أن الدراسات السابقة أظهرت أن مزارع الخلايا العصبية ثنائية الأبعاد يمكن أن تفعل أشياء مماثلة، إلا أن هذه هي أول تجربة يتم تشغيلها باستخدام كتلة مدربة ثلاثية الأبعاد من خلايا الدماغ البشرية. ويمكن أن يشير ذلك إلى مستقبل الحوسبة البيولوجية، حيث تؤدي "سرعة وكفاءة العقول البشرية" إلى إطلاق ذكاء اصطناعي فائق القوة. (ما الخطأ الذي يمكن أن يحدث؟)
ويرى آرتي أهلواليا، مهندس الطب الحيوي في جامعة بيزا الإيطالية، أن التكنولوجيا تلقي المزيد من الضوء على الدماغ البشري. نظرًا لأن العضيات الدماغية يمكنها تكرار مركز التحكم في الجهاز العصبي بطرق لا تستطيع مزارع الخلايا البسيطة القيام بها، فإن الباحث ينظر إلى Brainoware (والتطورات الإضافية التي يمكن أن تفرزها) على أنها تساعد في نمذجة ودراسة الاضطرابات العصبية مثل مرض الزهايمر. «هذا هو مكان الوعد؛ وقال أهلواليا لمجلة Nature: "نأمل أن نستخدمها في يوم من الأيام لتحل محل النماذج الحيوانية للدماغ".
تشمل التحديات التي تواجه تقنية السايبورغ الأولية الغريبة الحفاظ على الكائنات العضوية حية، خاصة عند الانتقال إلى المناطق الأكثر تعقيدًا حيث يريد العلماء في النهاية نشرها. يجب أن تنمو خلايا الدماغ في حاضنة، الأمر الذي قد يصبح أكثر صعوبة مع العضيات الأكبر حجمًا. تتضمن الخطوات التالية العمل على تعلم كيفية تكيف عضيات الدماغ مع المهام الأكثر تعقيدًا وهندستها لتحقيق قدر أكبر من الاستقرار والموثوقية.
المصدر: بوابة الوفد
كلمات دلالية: الخلایا العصبیة یمکن أن
إقرأ أيضاً:
لتعزيز وظائف المخ.. الرياضة والنوم الجيد حلان سحريان
يعد تراجع وظائف المخ جزءًا طبيعيًا من عملية الشيخوخة، لكن هذا لا يعني أنه لا يمكن تأخيرها، حيث توصلت دراسة جديدة إلى أن النشاط البدني يمكن أن يعزز وظائف المخ لمدة تصل إلى 24 ساعة، وبغض النظر عن التمارين الرياضية، فإن النوم الجيد أثناء الليل يمكن أن يساعد أيضًا، بحسب ما نشره موقع New Atlas نقلًا عن الدورية الدولية Behavioral Nutrition and Physical Activity.
التدهور المعرفي
يؤثر التدهور المعرفي المرتبط بالعمر على رفاهية كبار السن ونوعية الحياة والاستقلال. وفي حين أنه ربما يكون جزءًا من عملية الشيخوخة الطبيعية، إلا أن هناك طرقًا لتأخير هذا الانخفاض.
كشفت الدراسات السابقة أن النشاط البدني هو عامل وقائي للوظيفة الإدراكية.
مدة الفائدة الإيجابية
لكن بحثت دراسة جديدة، أجراها باحثون من جامعات كوليدج لندن وأكسفورد في المملكة المتحدة وكاليفورنيا في الولايات المتحدة، المدة التي تدوم فيها فوائد التمارين الرياضية لتعزيز الدماغ لدى كبار السن.
وقال الباحث المشارك في الدراسة أندرو ستيبتو من قسم علم الأوبئة والرعاية الصحية بجامعة كاليفورنيا: "بين كبار السن، يعد الحفاظ على الوظيفة الإدراكية أمرًا مهمًا لنوعية الحياة الجيدة والرفاهية والاستقلال. لذلك من المفيد تحديد العوامل التي يمكن أن تؤثر على الصحة المعرفية على أساس يومي."
النشاط البدني والنوم
وتم فحص عينة مكونة من 76 شخصًا بالغًا في المملكة المتحدة تتراوح أعمارهم بين 50 و83 عامًا - متوسط العمر 64.6 عامًا؛ 60.5% من النساء - ارتدين مقياس تسارع مقاوم للماء على معصمهن المهيمن 24 ساعة يوميًا لمدة ثمانية أيام متتالية. تم جمع بيانات عن النشاط البدني والسلوك الخامل وتصنيفها إلى نشاط بدني متوسط إلى قوي، ونشاط بدني خفيف، وسلوك خامل.
كما تم تقييم مدة النوم وجودته. ولتقييم الارتباط اليومي للحركة بالصحة المعرفية والسلامة العقلية، أجرى المشاركون اختبارات يومية لقياس الإدراك عبر خمسة مجالات، بما يشمل الذاكرة (الذاكرة العرضية والذاكرة العاملة) والوظيفة التنفيذية وسرعة المعالجة.
تمرينات غير منتظمة
أوضحت دكتورة ميكايلا بلومبرغ، رئيسة الدراسة والباحثة المقابلة لها، من قسم علم الأوبئة وأبحاث الرعاية الصحية بجامعة كاليفورنيا: إن "النشاط المعتدل أو القوي يعني أي شيء يرفع معدل ضربات القلب - يمكن أن يكون ذلك المشي السريع أو الرقص أو صعود بضع مجموعات من السلالم"، بما يعني أنه "ليس من الضروري أن يكون تمرينًا منظمًا".
وارتبط القيام بمزيد من النشاط البدني المعتدل إلى القوي بتحسن الذاكرة العرضية والعملية لمدة تصل إلى 24 ساعة بعد ذلك، في حين ارتبط السلوك الأكثر خاملة بانخفاض الذاكرة العاملة. تتعلق الذاكرة العاملة بالقدرة على الاحتفاظ بالمعلومات بشكل مؤقت؛ فهو مهم للاستدلال وتوجيه السلوك واتخاذ القرار. تتيح الذاكرة العرضية تذكر وإعادة تجربة التجارب أو الأحداث الشخصية، بما يشمل متى وأين حدثت. ولم تتغير هذه النتائج بشكل جوهري بعد مراعاة خصائص النوم في الليلة السابقة.
جودة ومدة النوم الإجمالية
ومن المثير للاهتمام أن الباحثين اكتشفوا أنه بغض النظر عن النشاط البدني المعتدل إلى القوي في اليوم السابق، فإن مدة النوم الإجمالية الأطول في الليلة السابقة ارتبطت بذاكرة عرضية أفضل وسرعة حركية نفسية (الوقت الذي تستغرقه معالجة المعلومات الجديدة وفهمها والاستجابة جسديا). ارتبط الحصول على نوم حركة العين السريعة REM، وهي مرحلة النوم التي يحدث فيها الحلم، بانتباه أفضل. كما ارتبط النوم الأكثر عمقًا بذاكرة عرضية أفضل في اليوم التالي.
وقالت بلومبرغ: "تشير النتائج إلى أن فوائد ممارسة الرياضة البدنية للذاكرة على المدى القصير ربما تستمر لفترة أطول مما كان يُعتقد سابقا، ربما إلى اليوم التالي بدلا من مجرد ساعات قليلة بعد التمرين"، وبالتالي "يبدو أن الحصول على مزيد من النوم، وخاصة النوم العميق، يزيد من تحسن الذاكرة."
«BMI» التابعة لـ فيتش تتوقع نموا إيجابيا في قطاع السياحة بمصر خلال 2025