الخيال العلمي يتحول إلى واقع.. كمبيوتر مصنوع من أدمغة بشرية
تاريخ النشر: 18th, June 2024 GMT
لا شك أن الخيال العلمي يلهم العلماء كثيرا، بحيث أن كثيرا من التقنيات والتكنولوجيا ظهرت أولا في أفلام ومسلسلات الخيال العلمي قبل أن تصبح واقعا شائعا، مثل الروبوتات واتصالات الفيديو والهواتف الذكية والأجهزة المحمول (تابلت) وغيرها.
ولكن الأخطر، هو ما عمل علماء سويديون مؤخرا على ابتكاره، ألا وهو "أول كمبيوتر حي"، حيث ابتكروا جهاز كمبيوتر مصنوع من أنسجة المخ البشرية، وهو الكمبيوتر الذي ظهر في كثير من الأفلام والمسلسلات العلمية، وفي كثير من الرسوم والكوميكس.
نشرت صحيفة ديلي ميل البريطانية مؤخرا، تحقيقا خاصا، حول أول "كمبيوتر حي" في العالم مصنوع من أنسجة المخ البشري.
وبحسب الصحيفة، فإن الكمبيوتر الحي يتألف من 16 جزءا عضويا، أو كتل من خلايا الدماغ التي تمت زراعتها في المختبر، والتي ترسل المعلومات فيما بينها، وهي تعمل بشكل يشبه إلى حد كبير شريحة الكمبيوتر التقليدية، حيث ترسل وتستقبل الإشارات من خلال خلاياها العصبية التي تعمل مثل الدوائر.
ولكن ما يجعلها مميزة هو أن "الآلة الحية" تستخدم طاقة أقل لأن الخلايا العصبية الحية يمكنها استخدام طاقة أقل بمليون مرة من المعالجات الرقمية الحالية المستخدمة حاليًا.
وعند مقارنته بأفضل أجهزة الكمبيوتر في العالم، مثل "هيولت باكرد إنتربرايز فرونتير"، وجد العلماء أنه بنفس السرعة وذاكرة أكبر بمقدار 1000 مرة.
يشار إلى أن الدماغ البشري يستخدم ما بين 10 إلى 20 واط - مقارنة بجهاز كمبيوتر يستخدم 21 ميغاوات.
وأشارت الصحيفة إلى أن "الكمبيوتر الحي" تم تطويره من قبل علماء في شركة "فينال سبارك"، التي تركز على إيجاد حلول مع الشبكات العصبية البيولوجية.
10 آلاف خلية عصبية
وقال الدكتور فريد جوردان، الرئيس التنفيذي المشارك لشركة فينال سبارك، وهي شركة ناشئة تركز على إيجاد حلول للشبكات العصبية البيولوجية، لموقع ديلي ميل: "هذه الفكرة شائعة في الخيال العلمي، ولكن لم يكن هناك قدر كبير من الأبحاث الحقيقية حولها".
ووفقا للتقرير، يأخذ العلماء الخلايا الجذعية ويزرعونها لتشكيل ما يسمى "العضوانيات" (أي الأجزاء الصغيرة أو البسيطة للعضو) لمدة شهر تقريبًا حتى تشكل ميزات مثل الخلايا العصبية.
ولبناء وصنع الكمبيوتر الحي، تم استخدام ما يقدر بـ10000 خلية عصبية حية، يبلغ قطرها حوالي 0.5 ملم.
وللحصول على تدفق المادة الكيماوية، فإنه يتم تدريب الكائنات العضوية بجرعات من الدوبامين، وعندما تؤدي المهام بشكل صحيح، وعندها تحصل على تدفق من المادة الكيماوية كمكافأة.
قوم العلماء بإدارة الدوبامين عن طريق تعريض منطقة معينة من عضوي الدماغ للضوء، مثلما يحدث في الدماغ البشري عندما يتم تنشيط منطقة معينة.
وتحيط بالأدمغة الصغيرة 8 أقطاب كهربائية تقيس النشاط في الأعضاء العضوية، ويمكن للباحثين إرسال تيار عبر القطب للتأثير على العصبون.
وتؤدي هذه الأقطاب الكهربائية دورًا مزدوجًا يتمثل في تحفيز الأعضاء العضوية وتسجيل البيانات التي تعالجها.
يتم أيضًا وضع الكائنات العضوية في حاضنة ميكروفلويديك تعمل كنظام سباكة صغير لكميات صغيرة من السوائل، مما يوفر العناصر الغذائية للخلايا، ويتم توفير العناصر الغذائية اللازمة لإبقائها على قيد الحياة.
تحافظ الحاضنة على الكائنات العضوية في درجة حرارة الجسم وتقوم بأتمتة تدفق وصيانة الوسائط الخلوية، مما يوفر بيئة مستقرة خالية من البكتيريا والفيروسات.
خلايا الكمبيوتر الحية تعيش 100 يوم
وتعيش الخلايا الموجودة في "الكمبيوتر الحي" وتموت خلال 100 يوم، وتتجمع معًا في بنية عضوية ثلاثية الأبعاد.
ولكنها تشبه تلك الموجودة في أدمغة الإنسان الحقيقي، ولها نشاط كهربائي مماثل.
ويقول العلماء "ستعيش الخلايا العصبية في دماغ الإنسان لمدة 80 عامًا تقريبًا، وستكون لديه نفس الخلايا العصبية عندما يموت كما كانت عند ولادته. نحن لسنا جيدين مثل الطبيعة في إبقائها (الخلايا العصبية) على قيد الحياة، لذا فإنه تعيش لمدة 100 يوم فقط".
ولهذا ، يقوم العلماء فقط بزراعة عضويات جديدة لتحل محل تلك الميتة.
ووصف جوردان "الكمبيوتر الحي" بأنه "برمجيات رطبة" لأنه - مثل العقول البشرية الفعلية - يقع في مكان ما بين أجهزة الكمبيوتر (أي الرقائق التي تعالج المعلومات) والبرمجيات (البرامج التي تعمل على الأجهزة).
وقال جوردان: "نحن نسميها "برمجيات رطبة" - لا أعرف من ابتكر الكلمة - ولكن الدماغ يقع بين البرمجيات والأجهزة".
"في أجهزة الكمبيوتر، يكون هناك فصل واضح، حيث تقوم بتشغيل برامج مختلفة على نفس الجهاز.. ولكن في دماغنا، لكي تتعلم أي شيء، عليك تغيير الأجهزة التي تقوم بالاتصالات العصبية فعليًا. لذلك نحن بحاجة إلى كلمة جديدة، وكلمة ’الأدوات الرطبة‘ تبدو منطقية لأن الخلايا تحتاج إلى بيئة رطبة للبقاء على قيد الحياة".
عن سكاي نيوز عربية
المصدر: أخبارنا
كلمات دلالية: الخلایا العصبیة الخیال العلمی
إقرأ أيضاً:
دراسة حديثة تكشف إمكانات علاجية جديدة لسرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة
اكتشف علماء جامعة بيردو في لافاييت بولاية إنديانا الأمريكية، أن عقار سوبينوكسين، وهو دواء جزيئي صغير، يمكن أن يستخدم كعلاج جديد محتمل لسرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة، حسب تقرير نشره موقع "ميديكال إكسبرس" وترجمته "عربي21".
وقالت إليزابيث تران، أستاذة الكيمياء الحيوية في كلية الزراعة، إن "بعض أنواع السرطان يصعب علاجها بشكل كبير، ومن بينها سرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة".
ويمثل سرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة، الذي يرتبط عادة بالمدخنين، 15% فقط من جميع أنواع سرطان الرئة. وعلى الرغم من هذه النسبة المنخفضة، يُسبب سرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة حوالي 250,000 حالة وفاة سنويا حول العالم، وفقا للتقرير.
وأضافت تران أن "الأمر المُحزن حقا في هذا الأمر، وهو السبب الذي دفعنا إلى دراسة سرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة، هو أن متوسط بقاء المريض على قيد الحياة بعد التشخيص يبلغ حوالي 10 أشهر. في الوقت الحالي، تكاد العلاجات الكيميائية الفعالة تكون معدومة".
نشرت تران والباحث الرئيسي المشارك بينيت إلزي، الأستاذ المشارك في علم الأمراض المقارن بكلية الطب البيطري، نتائجهما في مجلة "iScience".
ويشير الفريق إلى أن السوبينوكسين سيُعالج الأورام بفعالية أكبر عند دمجه مع علاج آخر. وقد استكشفت أحدث التجارب آثار السوبينوكسين على نشاط بروتين DDX5 في سلالات الخلايا البشرية السرطانية وفي نموذج حيواني.
وصرح إلزي: "نأمل أنه بينما يُبقي السوبينوكسين الأورام صغيرة الحجم ويمنعها من النمو، يُمكننا أيضا استهداف الأورام بمواد أخرى تقضي عليها".
وأعلن فريق من الباحثين عن تخليق السوبينوكسين، المعروف أيضا باسم RX5902، في عام 2010. أظهر السوبينوكسين، المتوفر تجاريا، فعاليته في علاج سرطان الثدي الثلاثي السلبي شديد العدوانية.
يمنع السوبينوكسين تطور سرطان الخلايا الصغيرة (SCLC) من خلال بروتين DDX5. ونشر باحثون في مختبر تران نتائج في عام 2020 تُظهر أن DDX5 يُساعد في دعم النمو الخبيث للسرطان.
وينتمي DDX5 إلى عائلة هيليكازات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهي إنزيمات تُفكك جزيئات الحمض النووي الريبوزي لبدء عملية تسمح بأداء وظائف خلوية مختلفة، حسب التقرير.
وأفادت دراسة نُشرت عام 2020 أن حجب نشاط DDX5 في خلايا سرطان الخلايا الصغيرة (SCLC) عبر التلاعب الجيني يُقلل من الفسفرة التأكسدية. هذا يُضعف الميتوكوندريا ويؤدي إلى موتها.
وقال الباحث المشارك سوبهاديب داس، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في الكيمياء الحيوية: "تتلف الميتوكوندريا، ويحدث خلل في الفسفرة التأكسدية، بالإضافة إلى خلل في التنفس الخلوي".
وجد الباحثون أن السوبينوكسين يعمل على DDX5 لتقليل الفسفرة التأكسدية، كما أشار داس.
وبحسب التقرير، فإن الفسفرة التأكسدية تعد جزءا أساسيا من عملية التنفس الخلوي التي تُغذي تقريبا جميع الأنشطة البيولوجية والجسدية. يُولّد التنفس الخلوي ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP)، وهو الجزيء الحامل للطاقة الذي يُغذي النشاط الخلوي.
دفعت الأبحاث التي يعود تاريخها إلى قرن مضى العلماء إلى الاعتقاد بأن خلايا السرطان تعتمد كليا على تحلل الجلوكوز لإنتاج ATP. ومع ذلك، ظهرت في العقد الماضي أدلة جديدة على أن بعض خلايا السرطان تعتمد على الفسفرة التأكسدية لإنتاج ATP.
وقالت تران: "لا يزال الاعتقاد السائد أن خلايا السرطان تعتمد على الطاقة فقط من خلال مسار تحلل الجلوكوز، ولكن تبين أن هذا ليس صحيحا في جميع أنواع السرطان".
ففي خلايا السرطان التي تعتمد بشكل أساسي على تحلل الجلوكوز، يتم امتصاص السكر وحرقه للحصول على الطاقة دون أن يمر الناتج النهائي لهذا التفاعل بالفسفرة التأكسدية للحصول على ATP بكميات كبيرة.
وأضافت تران: "بعض أنواع السرطان تستخدم الفسفرة التأكسدية، وإذا لم تكن لديها أي طاقة، فلن تتمكن من النمو"، مردفة بالقول "لا يزال هناك سؤال مطروح لأننا لا نعرف بدقة كيف يلعب DDX5 دورا في عملية إنتاج ATP".
انضمت تران، عالمة أحياء الحمض النووي الريبوزي (RNA)، إلى هيئة التدريس في جامعة بيردو عام 2009. ركز عملها المبكر في بيردو على استخدام خميرة الخباز كنظام نموذجي لفهم بيولوجيا الحمض النووي الريبوزي.
وقالت تران: "لقد أجرينا الكثير من الأبحاث على هيليكاز الحمض النووي الريبوزي (RNA) في هذا النظام النموذجي. اكتشفنا وظيفته في الخلية، لكننا كنا نعلم أيضا أن نظيره البشري له صلة بالسرطان، ولم نفهم السبب". دفع هذا تران إلى بدء البحث في سرطان الخلايا الصغيرة في الرئة (SCLC) عام 2018.
"لم نكن نريد فقط فهم دور نظير هيليكاز الحمض النووي الريبوزي في الخلايا البشرية، بل أردنا أيضا معرفة ما إذا كان مرتبطا بتعزيز نمو السرطان وانتشاره، فهل يمكننا إيقافه؟ هل هناك طريقة ما لاكتشاف علاج كيميائي جديد يُمكن استخدامه لعلاج أنواع السرطان؟"، حسب تران.
تروج تران لإمكانية دراسة مثبطات هيليكاز الحمض النووي الريبوزي، مثل سوبينوكسين، ليس فقط كعلاجات للسرطان، ولكن أيضا كأدوات مختبرية لمعرفة كيفية عمل الهيليكازات ووظائفها. ينتمي DDX5 إلى عائلة مكونة من ٤٠ هيليكاز الحمض النووي الريبوزي.
وأشارت تران إلى أن الفهم الأفضل لبيولوجيا الحمض النووي الريبوزي قد يؤدي إلى أهداف جديدة لعلاج الأمراض البشرية. غالبا ما تستهدف العلاجات الكيميائية الدورة التي تمر بها الخلايا للنمو والانقسام.
وأضافت: "لم يكن الحمض النووي الريبوزي (RNA) بشكل عام ضمن اهتمامات الناس. له سابقة، لكنني لا أعتقد أنه يحظى باعتراف عام". ا
وبحسب التقرير، فقد تفق إلزي على أن التعمق في بيولوجيا الحمض النووي الريبوزي (RNA) قد يُسفر عن علاجات سريرية جديدة للسرطان تستهدف عائلة بروتينات DDX.
وقال: "أتطلع إلى توسيع نموذجنا وتحسينه والإجابة على أسئلة أكثر صعوبة من خلاله".
بتوجيهات محمد بن راشد.. «دبي الإنسانية» تغيث غزة بـ 56.8 طن إمدادات طبية