اكتشافات جديدة فى تطوير الشبكة العصبية الاصطناعية

نجح الباحثون في إنشاء خلايا عصبية اصطناعية تستجيب بشكل شبه مماثل للخلايا البيولوجية.

قد تبدو الأمراض والحالات الصحية المعروفة مثل مرض الزهايمر أو قصور القلب أو توقف التنفس أثناء النوم غير مرتبطة تمامًا ، ولكن في الواقع هناك شيء واحد مشترك – فهي تنشأ بسبب مشاكل في الخلايا العصبية. يعد تلف الخلايا العصبية و / أو الدوائر العصبية مشكلة خطيرة مرتبطة بالعديد من النتائج الصحية السلبية. على هذا النحو ، فإن البحث في الاستراتيجيات الممكنة لإصلاح الخلايا العصبية أو الطرق المحتملة لاستبدال الخلايا العصبية التالفة آخذ في الازدياد.

الشبكة العصبية الاصطناعية
يعتبر الطب الإلكتروني الحيوي مجالًا جديدًا نسبيًا من مجالات الطب ‘يتعامل مع التحكم الإلكتروني في الوظيفة الفسيولوجية خاصة كما هو مطبق في الطب لتعويض عيوب الجهاز العصبي’. المكون الرئيسي للجهاز العصبي ، وهو الخلايا العصبية ، يستقبل وينقل المعلومات عبر الإشارات الكهربائية. يعد نقل المعلومات من خلال النبضات العصبية عملية معقدة تتضمن الإثارة الخاضعة للرقابة وتثبيط القنوات الأيونية على طول العصبون. يعمل العلماء في مجال الطب الحيوي الإلكتروني على تطوير ‘دوائر دقيقة عصبية’ قادرة على معالجة المدخلات من الأعصاب والاستجابة بنفس الطريقة التي تستجيب بها الخلايا العصبية البيولوجية.

ومع ذلك ، فقد ثبت أن التطور الناجح للخلايا العصبية الاصطناعية يمثل تحديًا ، حيث يصعب التنبؤ بكيفية استجابة الخلايا العصبية البيولوجية للمنبهات المختلفة. لكن في الآونة الأخيرة ، حقق الباحثون في جامعة باث تقدمًا كبيرًا في محاولتهم بناء خلايا عصبية اصطناعية. في دراستهم المنشورة في مجلة Nature Communications ، عمل الباحثون على إنشاء نموذج ‘عصبون الحالة الصلبة’ يمكنه تكرار نشاط الخلايا العصبية البيولوجية بدقة. لقد قدروا المعلمات لنموذجهم والمعادلات المشتقة التي من شأنها أن تمثل ‘التيارات داخل الخلايا والجهود الغشائية’ لعصبونات الحالة الصلبة التماثلية. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام تسجيلات الفيزيولوجيا الكهربية الموثقة مسبقًا ، تمكنوا من تقدير معلمات القنوات الأيونية الفردية. سمح لهم ذلك ‘بنقل الديناميكيات الكاملة للخلايا العصبية في الحصين والجهاز التنفسي بنجاح’ إلى شريحة سيليكون.

بشكل عام ، تمكن الباحثون من تطوير الخلايا العصبية الصلبة بنجاح والتي أظهرت استجابات كانت تقريبًا مماثلة تمامًا للخلايا العصبية البيولوجية عند تقييمها بحقن مختلفة من التيار. يعزو الباحثون نجاحهم إلى ثلاث سمات محددة لنهجهم. أولاً ، تمكنوا من تجنب وضع معايير ذاتية لنموذجهم باستخدام عملية ‘استيعاب البيانات’ ، والتي سمحت بتقدير المعلمات كعملية آلية. ثانيًا ، كان الباحثون قادرين على اشتقاق ‘نموذج فيزيائي للأجهزة’ لنموذج عصبونات الحالة الصلبة لديهم ، وكانوا قادرين على إثبات أن الجهاز يمكنه دمج المعلومات من الخلايا العصبية البيولوجية بنجاح. ثالثًا ، لاحظ الباحثون أن الفائدة من نهجهم هي أن نموذج الخلايا العصبية الصلبة متعدد الاستخدامات من حيث أنه يمكن أن يتبنى مجموعة متنوعة من الخصائص العصبية ، مثل أنواع القنوات الأيونية المختلفة على سبيل المثال. يسمح هذا لنموذج الخلايا العصبية الصلبة بأن يكون قادرًا على ‘وصف الخلايا العصبية المعقدة للثدييات’.

تمكن الباحثون من تطوير منهجية قادرة على نقل المعلومات العصبية من خلية عصبية بيولوجية إلى نموذج عصبون الحالة الصلبة ، ومن ثم من نموذج الخلايا العصبية الصلبة إلى شريحة سيليكون. إنجاز رائع آخر تمكنوا من تحقيقه هو أن الخلايا العصبية الاصطناعية التي تمكنوا من تكوينها لا تتطلب سوى ‘مليار جزء من قوة المعالج الدقيق’. استنتج الباحثون أن هذه النتائج هي ‘الأكثر صلة بالطب الإلكتروني الحيوي حيث هناك حاجة إلى نباتات حيوية منخفضة الطاقة تتكيف مع التغذية الراجعة الفسيولوجية في الوقت الفعلي ، وعلاجات الأمراض المزمنة التي تعتمد على إصلاح الدوائر المريضة في الجهاز العصبي المركزي’.

تعليقات

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

اصعب واسهل تخصصات الهندسة

دواء بيبتو بيسمول لعلاج الإسهال

الدولار الامريكي كم سنت

حساب معطل طلب بطاقة هوية فيسبوك

المغنيسيوم لعلاج الإمساك

قائمة باسماء وارقام صيدليات الكويت

خمسة عشر فائدة صحية لعصير الرمان

كيفية استرجاع قرية كلاش اوف كلانس محظورة

حقائق تاريخية عن البسطرمة وطرق صناعتها

هل هناك ارتباط بين فقدان الحمل وخطر الإصابة بالسرطان؟