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:
النوم لفترة أطول في المراهقة قد يحسن وظائف المخ
كشف باحثون من المملكة المتحدة والصين، أن المراهقين الذين ينامون لفترة أطول، في وقت نوم أبكر، مقارنة بأقرانهم، يميلون إلى أداء أفضل في الاختبارات الإدراكية، وأكبر حجم للدماغ، وتتحسن لديهم وظائف المخ.
لكن دراسة أجريت على المراهقين في الولايات المتحدة أظهرت أيضاً أنه حتى من يتمتعون بعادات نوم أفضل لم يصلوا إلى كمية النوم الموصى بها لفئتهم العمرية.
ويلعب النوم دوراً مهماً في مساعدة أجسامنا على القيام بوظائفها.
أهمية النوم
ويُعتقد أنه أثناء النوم، يتم التخلص من السموم المتراكمة في الدماغ، وتتم تقوية وصلات الدماغ وتقليصها، ما يعزز الذاكرة والتعلم ومهارات حل المشكلات.
كما ثبت أن النوم يعزز الجهاز المناعي، ويحسن الصحة العقلية.
وبحسب “مديكال إكسبريس”، أجرى الدراسة باحثون من جامعة فودان في شنغهاي وجامعة كامبريدج، استناداً إلى بيانات من 3200 مراهق أعمارهم بين 11 و12 عاماً، تمت مراقبة أنماط نومهم بواسطة أجهزة فيت بيت، وتمت مقارنتها بمسوحات للدماغ.
أنماط النوم وتأثيرها
وجد الفريق أنه يمكن تقسيم المراهقين بشكل عام إلى 3 مجموعات:
المجموعة الأولى، التي تمثل حوالي 39% من المشاركين، ناموا بمعدل 7 ساعات و10 دقائق. وكانوا يميلون إلى الذهاب إلى الفراش والنوم متأخراً والاستيقاظ مبكراً.
المجموعة الثانية، التي تمثل 24% من المشاركين، ناموا بمعدل 7 ساعات و21 دقيقة. وكان لديهم مستويات متوسطة في جميع خصائص النوم.
المجموعة الثالثة، التي تمثل 37% من المشاركين، ناموا بمعدل 7 ساعات و25 دقيقة. كانوا يميلون إلى النوم مبكراً، وكان معدل ضربات قلبهم أقل أثناء النوم.
الاختبارات المعرفية
وعلى الرغم من عدم وجود فروق جوهرية في التحصيل الدراسي بين المجموعتين، إلا أنه عندما يتعلق الأمر بالاختبارات المعرفية التي تتناول جوانب مثل: المفردات، والقراءة، وحل المشكلات، والتركيز، كان أداء المجموعة الثالثة أفضل من المجموعة الثانية، والتي بدورها كان أداؤها أفضل من المجموعة الأولى.
كما اتسمت المجموعة الثالثة بأكبر حجم دماغ، وأفضل وظائف دماغية، بينما كانت المجموعة الأولى أصغر حجماً وأضعف وظائف دماغية.
مصراوي
إنضم لقناة النيلين على واتساب
انكماش اقتصادي وضغوط جمركية: كوريا الجنوبية تتفاوض لإنقاذ صادراتها