مرحبًا بكم في خدمات البحث والاستراتيجية في عالم اليوم سريع الخطى.
ومع حدوث إنجازات أسرع من أي مجال آخر من مجالات العلوم، فقد حدث الكثير في علم الأعصاب في السنوات الأخيرة. فيما يلي 22 دراسة مذهلة في علم الأعصاب تتحدى تصوراتنا المسبقة حول هويتنا، أو ما يمكن أن نكون عليه.
في وقت سابق من هذا العام، طور علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقنية جديدة للربط بين رسم الخرائط الهيكلية (تشريح الدماغ) ورسم الخرائط الوظيفية (كيف يتصرف الدماغ) - وهي المرة الأولى التي يتم فيها تحقيق ذلك بشكل صحيح. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء ذلك على الفئران الحية، حيث تم رسم الخرائط عبر مناطق دماغ الفأر في الوقت الفعلي. يعطي هذا الفيديو فكرة عن مدى روعة رؤية اقتران هياكل الدماغ والنشاط الحي يتغير استجابةً للفأر الذي يُعرض عليه صورًا مختلفة.
تجمع تقنية الطليعة بين الفحص المجهري ثلاثي الفوتون THG ورسم الخرائط الشبكية ، مما يسمح بملاحظة النشاط من خلال أنسجة المخ العميقة عبر التوقيعات الكهربائية.
كما أنه يوفر دقة مذهلة، مما يسمح بدراسة الخلايا العصبية الفردية والبنية التحتية الخاصة بها، بالإضافة إلى الأوعية الدموية الدقيقة والمايلين - وهو نوع من العازل المعروف بأنه عامل حاسم في سرعة معالجة الدماغ.
ركزت هذه الدراسة على المراكز البصرية في الدماغ، ولكن يمكن استخدام نفس الطريقة لدراسة مناطق أخرى. ويعد بأن يكون أداة قوية لفهم الاختلافات في حالات الدماغ الصحية والمريضة، وكذلك كيفية استجابة الدماغ للتحفيز البيئي.
حققت جامعة ستانفورد تقدمًا كبيرًا من خلال الفحص المجهري ثنائي البؤرة التي تسمى COSMOS . سجل عملهم أفلامًا للنشاط العصبي عبر كامل القشرة الدماغية لدماغ الفأر.
تم تسجيل هذه الإشارات عن طريق تصوير الدماغ من ثلاث زوايا مختلفة، ثم استخلاص الإشارات حسابيًا لتوفير فيديو مباشر للنشاط العياني على نصفي الكرة الأيمن والأيسر. إليك عينة حيث ترى حرفيًا العاصفة الكهربائية الرائعة لدماغ حقيقي أثناء عمله.
وبينما القشرة الدماغية مع الوظائف المعرفية المعقدة ذات المستوى الأعلى، يمكن الآن أن تبدأ السلوكيات الأكثر غموضًا مثل عمليات صنع القرار في الانهيار بطريقة عالمية. على سبيل المثال، لفهم العلاقة بين القرارات التي تعتمد على الإدراك الحسي والوظيفة الحركية (فكر في ما يتضمنه تحديد الطريقة التي يجب بها مراوغة السيارة القادمة).
ويتوقع الباحثون أيضًا أن يكون COSMOS وسيلة منخفضة التكلفة لفحص تأثيرات الأدوية النفسية، بحيث يمكن تطويرها لتكون أكثر فعالية من الناحية الوظيفية.
كما تناولنا في مدونة سابقة ، جاء التقدم الكبير لبرنامج Deep Mind من خلال محاكاة الأعمدة القشرية الجديدة للعقل البشري. أدى هذا إلى زيادة كبيرة في الذكاء باستخدام جزء صغير من قوة الحوسبة. ونتيجة لذلك، تجاوز هذا الذكاء الاصطناعي المصمم على شكل إنسان أفضل لاعبي الشطرنج في العالم، ثم لاعبي الرياضات الإلكترونية في ألعابهم الخاصة.
على الرغم من أن النوم ليس مفهومًا بشكل كامل، إلا أنه يوفر وظيفة حاسمة لأدمغة الثدييات والبشر، مع حدوث مشاكل خطيرة كلما تم الحرمان من النوم اكتشف مختبر لوس ألاموس الوطني هذا العام أن الشبكات الحسابية المتصاعدة لأنظمة الذكاء الاصطناعي تعاني أيضًا من نوع من الحرمان من النوم، وتصبح غير مستقرة عند الأداء لفترات طويلة دون راحة. ومع ذلك، عند وضعه في حالة شبكة مشابهة للموجات الدماغية التي نختبرها أثناء النوم، تم استعادة الأداء الأمثل.
قد لا يبدو هذا أمرًا مهمًا، ولكن من المرجح أن يؤدي التقدم في الذكاء الاصطناعي إلى تغيير الطريقة التي نعيش بها حياتنا جميعًا. تشير النتائج أيضًا إلى أن دمج تخصصات علم الأعصاب ومجال الذكاء الاصطناعي يمكن أن يؤدي إلى عصر جديد من أجهزة الكمبيوتر فائقة الذكاء.
جهاز دماغي صغير لتحسين نوعية حياة المرضى الذين يعانون من شلل حاد في الأطراف العلوية بسبب مرض الخلايا العصبية الحركية. هذه التجربة في جامعة ملبورن، حيث زرعت التكنولوجيا الدقيقة الجديدة داخل أدمغة المشاركين.
تم إدخال الجهاز المسمى Stentrode™ من خلال جراحة ثقب المفتاح في الرقبة، ومن هناك انتقل إلى القشرة الحركية عبر الأوعية الدموية. تتجنب هذه الطريقة طفيفة التوغل المخاطر المرتبطة بها ومضاعفات التعافي من جراحة الدماغ المفتوحة.
تستخدم الغرسة تقنية لاسلكية لنقل نشاط عصبي محدد إلى جهاز كمبيوتر، حيث يتم تحويله إلى إجراءات تعتمد على نوايا المرضى. ومن المثير للدهشة أن هذه الشريحة الصغيرة سمحت للمرضى بتنفيذ إجراءات مثل النقر والتكبير/التصغير والكتابة بدقة تصل إلى 93%، مما ساعدهم على القيام بالأشياء التي نعتبرها أمرًا مفروغًا منه مثل إرسال الرسائل النصية والبريد الإلكتروني والتسوق عبر الإنترنت.
لا تزال الأيام مبكرة جدًا، ولكن طبيعة العلاج طفيفة التوغل تظهر الإمكانات الكبيرة للتقنيات العصبية الدقيقة لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من جميع أنواع الإعاقات الإدراكية.
في عام 2018، أبلغنا أن العلماء تعلموا كيفية إعادة برمجة الخلايا الجذعية إلى خلايا عصبية محددة. هذا العام، اتخذ باحثون من أربع جامعات أمريكية مختلفة خطوة أكبر نحو تحقيق الكأس المقدسة لإطالة الحياة. ومن خلال تحديد شبكات الجينات التي تنظم التجدد الخلوي، تمكنوا من معالجة الخلايا الطبيعية لتتحول إلى خلايا سلفية ، والتي يمكن أن تتحول إلى أي نوع من الخلايا لتحل محل الخلايا الميتة.
تم إجراء إثبات المفهوم باستخدام الخلايا الدبقية لأسماك الحمار الوحشي، مما أدى إلى تحويلها بشكل فعال إلى خلايا جذعية تقوم بعد ذلك باكتشاف خلايا الشبكية التالفة واستعادتها لاستعادة ضعف البصر.
موت الخلايا، أو موت الخلايا المبرمج ، دورًا كبيرًا في حتمية الشيخوخة الطبيعية لدى البشر. ويعتقد الباحثون أن عملية تجديد الخلايا العصبية في الدماغ ستكون مماثلة. وإذا نجح هذا المشروع، فسيكون له آثار واسعة النطاق على حالات مثل مرض الزهايمر، حيث يمكن فقدان مناطق كبيرة من الدماغ بسبب موت الخلايا العصبية. وقد يلعب أيضًا دورًا في منع العديد من الآثار الجانبية للشيخوخة الطبيعية في الدماغ، من أجل حياة أطول وأكثر صحة في ذروة اللياقة البدنية في سن الشيخوخة.
بدلاً من استبدال الخلايا الميتة، حدد العلماء في جامعة هايدلبرغ العمليات الرئيسية المرتبطة بموت خلايا الدماغ، والتي تسمى التنكس العصبي . وقد تضمنت الكشف عن العملية التي من خلالها امتصاص الغلوتامات الخلوي موت الخلايا لدى الأشخاص الأصحاء، ولكنه يصبح غير نشط في الحالات المرضية مثل السكتة الدماغية، حيث يصبح إمداد الأكسجين إلى خلايا الدماغ محدودًا.
في الواقع، يؤدي هذا إلى قتل الخلايا لنفسها لمجرد أنها لا تحصل على الإشارات الكيميائية الصحيحة التي تطلب منها البقاء على قيد الحياة. ثم طور الباحثون فئة خاصة من المثبطات التي يمكنها التدخل وإلغاء تنشيط "مجمع الموت" الخلوي قبل حدوثه.
أظهرت المثبطات فعاليتها العالية في حماية الخلايا العصبية، مما يؤدي إلى فئة جديدة من خيارات العلاج للأمراض التنكسية العصبية.
استخدم الباحثون في جامعة آرهوس تقنيات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي المتقدمة للكشف عن أن مرض باركنسون هو في الواقع أحد نوعين مختلفين من المرض .
وفي أحد الأشكال، يبدأ المرض في الأمعاء، ثم ينتشر إلى الدماغ من خلال الاتصالات العصبية. وفي الحالة الأخرى، يبدأ في الدماغ ثم ينتقل إلى الأمعاء والأعضاء الأخرى. هذا الفيديو يعطي نظرة عامة رائعة.
على الرغم من أنها ليست علاجية، إلا أنها خطوة كبيرة في الاتجاه الصحيح للقدرة على تحديد بداية المرحلة المبكرة لاتخاذ التدابير الوقائية. على سبيل المثال، قد يؤدي إلى علاجات تمنع المرض من الوصول إلى الدماغ تمامًا، حيث تصبح التأثيرات منهكة بمرور الوقت. وهو أيضًا قطعة رئيسية أخرى في أحجية التعايش القوي بين أمعائنا وعقولنا، والمعروف علميًا باسم محور الأمعاء والدماغ .
طور العلماء في جامعة كامبريدج وكلية إمبريال كوليدج لندن نوعًا جديدًا من خوارزمية الذكاء الاصطناعي التي يمكنها اكتشاف وتمييز وتحديد أنواع مختلفة من إصابات الدماغ من بيانات المسح الطبوغرافي المقطعي.
تجمع الأشعة المقطعية كمية هائلة من البيانات التي يمكن أن تستغرق ساعات من الخبراء لتحليلها، ويجب أن يشمل ذلك التقييم الجماعي لعمليات المسح المتعددة بمرور الوقت من أجل تتبع مسارات التعافي أو تطور المرض. ويبدو أن أداة الذكاء الاصطناعي الجديدة هذه أفضل من الخبراء البشريين في اكتشاف مثل هذه التغييرات، فضلاً عن كونها أسرع وأرخص بكثير.
على سبيل المثال، أظهر بحثهم أن البرنامج فعال للغاية في قياس تطور أنواع متعددة من آفات الدماغ تلقائيًا، مما يساعد على التنبؤ بالآفات التي ستزداد حجمًا. من المرجح أن يكون التطبيق المبتكر لهذا النوع من الذكاء الاصطناعي لمساعدة التحليل البشري هو الأول من بين العديد من التطبيقات التي من شأنها تحويل التشخيص الطبي بطرق فعالة من حيث التكلفة.
كبار السن هم الأفراد الذين تتجاوز مهاراتهم المعرفية أقرانهم في سن الشيخوخة، ويحتفظون بقدراتهم العقلية الشبابية في السبعينيات والثمانينيات من العمر. حتى الآن، لم يكن سر الحفاظ على شكل الذروة مفهومًا.
اكتشف مستشفى جامعة كولونيا ومركز الأبحاث جوليش اختلافًا رئيسيًا في بيولوجيتهم . وباستخدام فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، كشفوا أن كبار السن قد زادوا بشكل ملحوظ من مقاومتهم لبروتينات تاو والأميلويد . وحتى السنوات الأخيرة، ثبتت صعوبة دراسة هذه البروتينات.
لدى كبار السن أيضًا مستويات أقل من أمراض تاو والأميلويد، مما يؤدي بدوره إلى أنواع مختلفة من التنكس العصبي لدى معظم الأشخاص في سنواتهم اللاحقة. لقد تم الآن التعرف على أن انخفاض المقاومة لتراكم تاو والأميلويد هو العامل البيولوجي الأساسي لفقدان ذروة الشكل المعرفي.
يمكن أن تركز الأبحاث الجديدة على هذه العمليات لإيجاد طرق لعلاج التدهور العقلي بشكل عام، وكذلك المساعدة في تطوير علاجات للحماية من أشكال الخرف التي تحدث بالفعل.
نجح فريق بحث في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو في تطوير طريقة تستخدم التحفيز العميق للدماغ (DBS) لعلاج أعراض الاكتئاب بشكل تكيفي فقط عند ظهورها. يتضمن التحفيز العميق للدماغ زرع أقطاب كهربائية داخل الدماغ لتوصيل التيارات الكهربائية لتغيير نشاط الدماغ.
حققت الدراسات السابقة نجاحًا محدودًا في علاج الاكتئاب باستخدام تقنية التحفيز العميق للدماغ (DBS)، لأن الأجهزة لا يمكنها تقديم سوى تحفيز كهربائي مستمر في منطقة واحدة من الدماغ. ومع ذلك، يمكن أن يؤثر الاكتئاب على مناطق مختلفة من الدماغ، ويمكن أن ترتفع وتنخفض التوقيعات العصبية للاكتئاب بشكل غير متوقع.
بهدف إنشاء جهاز تنظيم ضربات القلب للدماغ، قام العلماء بفك تشفير علامة حيوية عصبية جديدة. هذا النمط المحدد من نشاط الدماغ يتنبأ بشكل فعال ببداية الأعراض. ومن خلال هذه المعرفة، قام الفريق بتخصيص تقنية DBS جديدة يتم تنشيطها فقط عندما وأين تتعرف على هذا النمط.
إن نوع العلاج التلقائي عند الطلب مثير للإعجاب لأن استجاباته الوظيفية فريدة لكل من دماغ المريض والدائرة العصبية المسببة للمرض. في تجربتها الأولى، تم اختبار طريقة DBS المخصصة هذه على مريض يعاني من اكتئاب حاد وتم اجتيازها بنجاح. وعلى الفور تقريبًا، خفت أعراض المريض، واستمر هذا الحال على المدى الطويل.
في عصر فيروس كورونا، حيث تنتشر مشاكل القلق والصحة العقلية، يمكن أن يثبت هذا النهج علاجًا لا يقدر بثمن بدون أدوية لمئات الملايين من الأشخاص.
وكما هو الحال مع موجات الضوء، لا يستطيع البشر إلا إدراك طيف صغير نسبيًا من الموجات الصوتية التي تنتقل حولنا. عادة يمكننا التقاط فقط على الترددات بين 20 هرتز و 20000 هرتز، وبعد ذلك يعتبر بالموجات فوق الصوتية. هذا هو النطاق الترددي الذي تعمل فيه الحيوانات مثل الخفافيش، وأيضًا ما يتم استخدامه في عمليات الفحص الطبي بالموجات فوق الصوتية.
ابتكر علماء في جامعة آلتو طريقة جديدة تستخدم تكنولوجيا متطورة، وأدت إلى جهاز يمنح البشر سمعًا بمستوى الخفافيش . ولا يشمل ذلك فقط القدرة على سماع الترددات التي تتجاوز 20000 هرتز، ولكن أيضًا تمييز اتجاه ومسافة مصادر الصوت. بالنسبة لعلماء الأحياء على سبيل المثال، فهو يسمح للناس بتتبع الخفافيش الخفية أثناء الطيران، وتحديد مواقعها.
وهو يعمل عن طريق تسجيل الموجات فوق الصوتية عبر مجموعة ميكروفون كروية، والتي تكتشف الأصوات فوق الصوتية وتستخدم جهاز كمبيوتر لترجمة طبقة الصوت إلى ترددات مسموعة. ثم يقوم بتشغيل الموجات الصوتية المحولة من خلال سماعات الرأس في الوقت الفعلي. إن القدرة على إدراك الأصوات غير المسموعة عادة يمكن أن يكون لها تطبيقات صناعية قيمة، على سبيل المثال القدرة على سماع وتحديد موقع تسرب الغاز الصامت.
على الرغم من أن علم الأعصاب هو مجال علمي حديث نسبياً وسريع النمو، إلا أن الذكاء الاصطناعي (AI) أحدث بكثير وينمو بشكل أسرع. كشف الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن إمكانية الجمع بين هذين المجالين من العلوم .
وباستخدام التعلم الآلي، اكتشفوا أن الشبكات العصبية الاصطناعية يمكنها أن تتعلم ذاتيًا كيفية الشم في دقائق معدودة، ومحاكاة الدوائر الشمية في أدمغة الثدييات. وهذا أمر عميق لأن الخوارزمية التي تم تطبيقها لم تكن لديها معرفة بملايين السنين من التطور المطلوب لتطوير الرائحة بيولوجيًا.
ومع ذلك، فمن المثير للدهشة أن الشبكة العصبية الاصطناعية قامت بتكرار النشاط البيولوجي للرائحة بشكل وثيق لدرجة أنها كشفت عن أن الشبكة الشمية في الدماغ تم تحسينها رياضيًا لتؤدي وظيفتها.
إن هذا المحاكاة الدقيقة للبنية الطبيعية للدوائر في الدماغ من خلال التعلم الآلي المستقل قد يبشر بعصر جديد، حيث يعلمنا الذكاء الاصطناعي الأسرار الداخلية للتطور البيولوجي. حاسة الشم هي نقطة البداية في عام 2021، ولكن من يدري إلى أين يمكن أن يؤدي ذلك...
طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو نوعًا جديدًا من الأطراف الاصطناعية العصبية للمرضى الذين يعانون من الشلل الذي يمنعهم من التحدث. وقد تم تجربة هذه الطريقة بنجاح على رجل يعاني من تلف شديد في جذع الدماغ، مما تسبب في شلل الجسم بالكامل.
إنه يعمل بشكل ملحوظ إلى حد ما من خلال اكتشاف إشارات الدماغ المرتبطة بالكلام والتي تتحكم في الحبال الصوتية. عندما نتحدث، تتطلب الحبال الصوتية تعليمات وظيفية حركية معقدة من أجل التعبير عن مجموعة واسعة من الأصوات التي نستخدمها عند التحدث. وحتى عند عدم القدرة على الحركة، لا يزال من الممكن إرسال هذه الإشارات من الدماغ.
وباستخدام تسجيلات الدماغ لمرضى الصرع، طور العلماء طريقة لفك تشفير التعليمات الموجهة إلى العضلات الصوتية في الوقت الحقيقي، وتحويلها إلى كلمات. ومن خلال هذه الأنماط العصبية، تمكنوا من تمييز 50 كلمة شائعة مختلفة بشكل موثوق كلما كان المريض يفكر فيها.
كل ما كان مطلوبًا هو أن يرتدي المريض مجموعة أقطاب كهربائية عالية الكثافة لالتقاط وتسجيل النشاط العصبي، الذي يسجل الإشارات من القشرة الحركية للكلام. وقد أتاح ذلك ترجمة ما يصل إلى 18 كلمة في الدقيقة بدقة تصل إلى 93%. كانت الميزة بالنسبة للمريض هي أنه كان عليه ببساطة أن يتصرف كما لو كان يتحدث بالفعل، وكان بإمكانه توصيل مئات الجمل المختلفة من مفردات الكلمات الخمسين.
وعلى الرغم من أن هذا الإنجاز يبدو مقتصرًا على المرضى المصابين بالشلل، إلا أننا نتعرض للشلل كل ليلة عندما نحلم (ما لم نكن نمشي أثناء النوم). إذا تم تطوير هذا النهج بما فيه الكفاية، فيمكنه، على سبيل المثال، أن يمهد الطريق لترجمة أفكارنا أثناء النوم!
من الناحية الفنية، يمكن زراعة أدمغة صغيرة، يطلق عليها اسم "عضيات الدماغ"، من الخلايا الجذعية المحفزة . يمكن أخذ هذه الخلايا الجذعية من جلد الشخص أو دمه، ومن الممكن أن تتحول إلى أي نوع من الخلايا. والفائدة هي أن هياكل الخلايا التي يصعب الوصول إليها عادةً، يمكن من حيث المبدأ زراعتها وعزلها للدراسة. وهذا مهم بشكل خاص للدماغ، ولكن الأدمغة الصغيرة السابقة كانت لها هياكل وظيفية محدودة.
الإنجاز الذي حققه العلماء في جامعة كاليفورنيا هذا العام إلى زيادة التعقيد الهيكلي من خلال تنمية مجاميع من الكائنات العضوية لتشكيل هياكل دماغية معقدة ثلاثية الأبعاد. أخذ الباحثون خلايا جذعية من مرضى يعانون من متلازمة ريت (حالة تصاحبها نوبات)، وتمكنوا من تنمية أدمغة صغيرة ذات نشاط وظيفي مماثل لأجزاء من أدمغة الإنسان. وهذا يعني أنهم كانوا قادرين على مراقبة أنماط النشاط الكهربائي التي تشبه بداية النوبات بأمان ونجاح.
يُظهر هذا البحث لأول مرة أنه يمكن عزل بعض جوانب وظائف المخ ودراستها في المختبر وصولاً إلى مستوى الخلايا الحية الفردية. والميزة الرئيسية هي أن هذه الأدمغة الصغيرة يمكن زراعتها لتكرار جوانب وظائف المخ الطبيعية والمريضة، وكذلك لاختبار الأدوية والعلاجات دون أي مخاطر على الإنسان أو الحيوان.
إن حجم الدماغ البشري هائل، لذلك لا تزال هناك قيود واضحة من حيث مدى تعقيد هياكل الدماغ التي يمكن دراستها، ولكن من الواضح أن هذا المجال الناشئ في علم الأعصاب يتمتع بإمكانات تشبه الخيال العلمي.
مع النمو المتسارع في نمو القدرة الحاسوبية في العقود الأخيرة، أصبحت الرقائق الدقيقة أصغر حجمًا بشكل متزايد كل عام. يركزون على التكنولوجيا في جامعة براون بتطوير جهاز كمبيوتر لاسلكي صغير جدًا بحيث يمكن بسهولة أن تفوته العين البشرية. وقد تم تطويرها، التي يطلق عليها اسم "الحبوب العصبية" - لأن حجمها يقارب حجم حبة الملح - لتتبع ومراقبة نشاط الدماغ.
هذه الحواسيب الصغيرة جدًا قادرة على تسجيل النشاط الكهربائي من الخلايا العصبية القريبة، ونقل بياناتها لاسلكيًا. كان الهدف هو تطوير نوع جديد من نظام واجهة الدماغ والحاسوب (BCI)، حيث يمكن لشبكة من أجهزة الاستشعار الصغيرة أن تتتبع بشكل جماعي الجوانب المهمة لنشاط الدماغ، وترسل المعلومات إلى مركز قريب.
وفي تجربة لإثبات المفهوم، نشر الباحثون شبكة لتسجيل النشاط العصبي للقوارض بنجاح بدقة أكبر بكثير من أي وقت مضى. هذا التسجيل لإشارات الدماغ بتفاصيل غير مسبوقة لا يزال في مراحله المبكرة، لكن التقدم التكنولوجي يحمل الكثير من الأمل للقدرة على تحويل موجات الدماغ إلى إجراءات مفيدة في العالم الحقيقي دون أي جهد بدني.
هذا العام استخدام نوع جديد من مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة لإنشاء شكل من أشكال الرؤية الاصطناعية عبر بدلة بصرية. قام علماء جامعة يوتا في مركز جون أ. موران للعيون ببناء الجهاز لتسجيل وتحفيز نشاط الخلايا العصبية داخل القشرة البصرية.
يتلقى المصفوفة المزروعة داخل العين معلومات بصرية من خلال نظارات تحتوي على كاميرا فيديو صغيرة، وتتم معالجة البيانات بواسطة برامج متخصصة. يقوم الجهاز بعد ذلك بتنشيط الخلايا العصبية في شبكية العين لإنتاج الفوسفينات، كما لو أنها تتلقى نقاط ضوء. وهذا بدوره يسمح للعقل بإدراك الصور الأساسية للخطوط والأشكال.
وقد أثبتت هذه الطريقة، التي تمت تجربتها على مريض أعمى تمامًا، فعاليتها، ولم تتضمن أي مضاعفات من الجراحة أو تحفيز الخلايا العصبية. في هذا الاختبار الأول، تم استخدام مصفوفة واحدة فقط. ومع ذلك، فإن الهدف التالي هو استخدام 7 إلى 10 مصفوفات لتقديم صور أكثر تفصيلاً تسمح للمكفوفين بالتنقل فعليًا في العالم بصريًا.
تم تطبيق فئة جديدة من "الجزيئات الراقصة" من قبل الباحثين في جامعة نورث وسترن لإصلاح الأنسجة في إصابات الحبل الشوكي الشديدة وعكس الشلل بنجاح . يتضمن الجزء الراقص التلاعب بحركة هذه الجزيئات بحيث يمكنها أن تشق طريقها إلى المستقبلات الخلوية التي يستحيل عادةً الوصول إليها، وذلك لحثها على البدء في إصلاح الأنسجة العصبية.
تعمل هذه الجزيئات التي تبدو سحرية عن طريق إطلاق إشارات متتالية، مما يؤدي إلى تجديد المحاور العصبية ومساعدة الخلايا العصبية على البقاء بعد الإصابة عن طريق تشجيع ولادة مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا الجديدة. وهذا بدوره يدعم إعادة نمو الأوعية الدموية المفقودة اللازمة للشفاء الخلوي.
تم اختباره على الفئران، حيث أدت حقنة واحدة فقط من العلاج الجزيئي إلى تمكين الفئران المشلولة من المشي مرة أخرى في أقل من أربعة أسابيع. بشكل ملائم إلى حد ما، بعد 12 أسبوعًا (بعد اكتمال التعافي بفترة طويلة)، تتحلل المواد بيولوجيًا إلى مغذيات للخلايا دون أي آثار جانبية، وتختفي بشكل فعال من الجسم بشكل طبيعي.
تم استخدام الواقع الافتراضي (VR) من قبل علماء الفيزياء النفسية لعقود من الزمن للتحقيق في كيفية إدراكنا للمعلومات الحسية. قام باحثون من جامعة بازل، أقدم جامعة في سويسرا، هذا العام بتطوير تطبيق واقع افتراضي لعلاج رهاب المرتفعات .
والذي يُطلق عليه اسم Easyheights ، علاجًا بالتعرض باستخدام صور بزاوية 360 درجة لمواقع حقيقية. يرتدي المستخدمون سماعة رأس للواقع الافتراضي، ويقفون على منصة تبدأ بمتر واحد فوق سطح الأرض، ثم ترتفع تدريجيًا مع تأقلم المستخدمين مع كل مرحلة من الارتفاع. وهو يعمل عن طريق زيادة التعرض الحسي للارتفاع دون زيادة مستوى الخوف.
أثبتت تجربة سريرية فعالية هذا الشكل الغامر من العلاج، مما أدى إلى انخفاض كبير في الرهاب في المواقف ذات الارتفاع الحقيقي. وقد تم تجربة الفوائد من خلال أربع ساعات فقط من التدريب المنزلي. يوضح هذا الاكتشاف كيف يمكن للجمع بين معرفة علم الأعصاب وتقنيات اليوم أن يحسن نوعية حياة الناس سريريًا بطرق يمكن الوصول إليها بسهولة.
وبينما نتحدث الآن، يقوم علماء الأعصاب في معهد ماكس بلانك للأنثروبولوجيا التطورية ببناء "أدمغة مصغرة" مطعمة وراثيا بنسخ متعددة من الحمض النووي للإنسان البدائي. باستخدام التكنولوجيا الحيوية المستقبلية من أسفل إلى أعلى المعروفة باسم كريسبر ستحتوي الأدمغة الصغيرة بحجم العدس
على الرغم من أنها ستكون أصغر من أن تنطوي على أي سلوك معقد مثل التواصل، فمن المتوقع أنها ستكشف عن الاختلافات في نشاط الدماغ الأساسي الذي ربما كان لدى إنسان النياندرتال. وبهذه الطريقة، يوفر علم الوراثة نوعًا من التلسكوب التاريخي لعلم الأعصاب، مما يسمح له بالنظر في طريقة عمل الأدمغة القديمة. كل هذا من الحمض النووي المحفوظ في شظايا العظام لعشرات الآلاف من السنين.
وإذا كنت تعتقد أن هذا أمر بسيط مثل بضع خلايا في طبق بتري... فكر مرة أخرى. يخطط الباحثون الألمان لربط أدمغة النياندرتال الصغيرة بالروبوتات، من أجل مراقبة المخرجات السلوكية. حتى أكثر طموحًا من حبكة فيلم خيال علمي مستقبلي، إذا نجحت، فإن العقل يحير ببساطة عما سيكون ممكنًا في السنوات القادمة - منزل إنسان نياندرتال الآلي يخدم أي شخص؟!
أحد أكبر التحديات التي يواجهها علماء الأعصاب هو صعوبة دراسة الأدمغة الحية. وحتى مع موت الأدمغة مؤخرًا، تتحلل الخلايا العصبية بسرعة في الساعات التي تلي الوفاة، وتتفكك حرفيًا. ولمواجهة هذا التحدي، أنشأ علماء الأعصاب المتحمسين في جامعة ييل تقنية حيوية طليعية تسمى BrainEx . تم تصميم نظام الدعم عالي التقنية هذا لإبقاء خلايا الدماغ حية بالطريقة التي يستمر بها نمو الشعر والأظافر بعد الوفاة.
ومن خلال اختبار هذه التقنية، استخدم الباحثون BrainEx لاستعادة النشاط التشابكي والدورة الدموية إلى دماغ خنزير كان ميتًا لمدة أربع ساعات. تمت إزالة الدماغ من الخنزير وإحيائه بإمدادات دم صناعية باستخدام مزيج خاص من عوامل الحماية والثبات والتباين. حدث هذا قبل أن يبدأ تدمير الوظائف الخلوية والجزيئية. تُظهر الصورة أدناه الفرق بين دماغ الخنزير الذي يتحلل بشكل طبيعي بعد 10 ساعات من الوفاة (يسار)، والخلايا السليمة في دماغ الخنزير الذي تم إحياؤه (يمين).
هنا يأتي الجزء الزومبي. على الرغم من أن الخلايا العصبية ظلت حية وتتحرك، لم يكن هناك نشاط وظيفي عالي المستوى في دوائر الدماغ، فهي حية وميتة في نفس الوقت. يُظهر هذا التحول من الخيال الشبيه بفرانكنشتاين إلى الواقع، كيف يمكن لعلم الأعصاب أن يغير الأسئلة الأخلاقية الكبيرة من الفلسفية إلى العملية.
لا تقتصر التكنولوجيا الحيوية على الخنازير الزومبي، ولكنها من حيث المبدأ ستعمل مع أي نوع من أدمغة الثدييات... بما في ذلك البشر! يتمتع هذا الاختراق بإمكانيات هائلة لتحسين معرفتنا العملية بكيفية عمل عقولنا. وفي الوقت نفسه، يبدو الأمر وكأنه قريب بشكل مثير للقلق من إعادة الموتى إلى الحياة.
ومن ناحية أكثر إلهامًا، شهد عام 2019 أيضًا تطوير نظام كمبيوتر قادر على ترجمة نشاط الدماغ إلى كلام مركب. وهو يعمل عن طريق فك تشفير حركات العضلات المشاركة في الكلام عبر النبضات العصبية التي يتم تحليلها من خلال النشاط الكهربي. نتائج تجربة أجريت في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو أن نسخة أولية يمكنها تفسير اللغة بنجاح من خلال الإشارات العصبية العضلية، إذا تحدثت ببطء.
ويتوقع الباحثون تحسين التكنولوجيا الحيوية إلى سرعات الكلام الطبيعية ، والتي تبلغ حوالي 150 كلمة في الدقيقة. ومع ذلك، فهو أمر رائع بالفعل بالنظر إلى أنه يتم قياس إشارات الدماغ فقط. هنا مقطع فيديو يوضح كيف يمكن بعد ذلك تفسير أنماط نشاط الدماغ من القشرة الحسية الجسدية للمتكلم، والتي تم فك شفرتها إلى حركات المسالك الصوتية، على أنها لغة.
لقد حاول العديد من العلماء حل هذه المشكلة من قبل وفشلوا. اتخذ هؤلاء الباحثون نهجًا جديدًا من خلال إنشاء نماذج ذكاء اصطناعي لبناء محاكاة للمسالك الصوتية. في الواقع، قام الذكاء الاصطناعي بتعليم نفسه من مكتبة بيانات تجارب الكلام وقام بتدريب شبكاته العصبية لتكون قادرة على فك تشفير اللغة من الحركات الصوتية. يمكن أن تكون هذه التطورات خطوات مهمة في محاكاة البيولوجيا البشرية في برامج الكمبيوتر لأغراض البحث.
من الناحية الطبية، يمكن للعديد من المرضى الذين يعانون من أمراض الحلق أو الأعصاب، مثل السكتات الدماغية أو الشلل، أن يفقدوا قدرتهم على النطق تمامًا. يمكن لهذه التكنولوجيا العصبية المقترنة بالهاتف الذكي أن تسمح لمن لا صوت لهم بالتحدث بشكل طبيعي في الوقت الفعلي، على أساس يومي، وذلك ببساطة عن طريق التفكير في التحدث.
ومع ذلك، نظرًا لأن الصوت المحاكي لا يتطلب سوى قراءة منطقة صغيرة من نشاط الدماغ، ويمكن إرسال الكلام إلى أي جهاز كمبيوتر تقريبًا، فمن المحتمل أن يتمكن أي شخص من التواصل بصمت وسرية مع أي شخص باستخدام هاتف ذكي وسماعات رأس. وبما أن هذا النظام يمكن أن يكون ثنائي الاتجاه، فهو يمثل حلاً تقنيًا عصبيًا حرفيًا للتخاطر البشري. الاحتمالات لا حصر لها.
مرحبًا بكم في خدمات البحث والاستراتيجية في عالم اليوم سريع الخطى.
فيما يلي بعض النتائج الرائعة التي توصل إليها علم الأعصاب حول الدماغ البشري والتي قد لا تعرفها.
أدى التنوع في مناهج أبحاث NeuroTracker إلى بعض الأفكار الرائعة حول كيفية تأثير الدماغ على الأداء البشري والعافية
احصل على نظرة عامة على الاختبارات المصممة لفك تشفير كيفية عمل المادة الرمادية لديك.
NeuroTrackerX هو برنامج تدريب معرفي مصمم لتقييم وتحسين الأداء العقلي.
