مرحبًا بكم في خدمات البحث والاستراتيجية في عالم اليوم سريع الخطى.
على الرغم من أنه كان عامًا صعبًا بالنسبة لمعظم مجالات العلوم، إلا أن العصر الذهبي لعلم الأعصاب استمر في الازدهار بوتيرة متسارعة طوال عام 2020. وعلى وجه الخصوص، كانت هناك اختراقات متعددة تشبه الخيال العلمي لرسم خرائط أدمغتنا، وتطورات كبيرة لتحسين صحة الإنسان. إلى سن أكبر، وفجر عصر جديد من علم الأعصاب القائم على الذكاء الاصطناعي. دعونا نلقي نظرة على 9 من أهم اكتشافات علم الأعصاب في العام الماضي.
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.
نأمل أن تكون قد وجدت هذه النقاط البارزة في علم الأعصاب مثيرة للاهتمام. إذا كنت حريصًا على معرفة المزيد عن وتيرة التقدم الملحوظة في علم الأعصاب، فاقرأ أيضًا مدوناتنا حول أبرز الأحداث في السنوات الثلاث الماضية.
أفضل 3 قصص مذهلة في علم الأعصاب لعام 2019
5 اختراقات في علم الأعصاب لعام 2018
7 تطورات رئيسية في علم الأعصاب لعام 2017
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.
