خطوة صغيرة على الطريق إلى الشخص الآلي

طريقة جديدة، تتيح التحكم في اتجاه نمو العمليات العصبية باستخدام شعاع الليزر، قد تساعد في المستقبل في علاج إصابات الدماغ، وفي تطوير الأطراف الاصطناعية الإلكترونية وأجهزة السمع المحوسبة

ياناي عفران، هآرتس، فويلا!

الخلايا العصبية وملحقاتها

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/brain051202.html

تمكن فريق من الباحثين الأميركيين الألمان من توجيه اتجاه نمو الخلايا العصبية بمساعدة شعاع الليزر. يمكن أن يكون هذا إنجازًا كبيرًا في علاج إصابات الدماغ، وكذلك في الجهود المبذولة لتطوير أجهزة إلكترونية تعتمد على الخلايا العصبية.

يمكن أن يصل طول الخلية العصبية الواحدة إلى أكثر من متر. ومع أن جسم الخلية عبارة عن فقاعة صغيرة لا يزيد قطرها عن جزء من المليون من المتر، إلا أنها ترسل امتدادات طويلة تنقل الرسائل إلى الخلايا البعيدة. في العام الماضي، تتزايد الدلائل على أنه سيكون من الممكن قريبًا تشجيع تكوين الخلايا العصبية في الدماغ والحبل الشوكي للتغلب على الإصابات أو الأمراض. المشكلة هي أنه لا يزال من الصعب جدًا التحكم في نمو امتدادات الخلايا العصبية وتوجيهها إلى المناطق المرغوبة.

إن التطلع إلى التحكم في اتجاه نمو العمليات العصبية لا ينبع من دوافع طبية فقط. يحب علماء الأعصاب محاكاة الدماغ للكمبيوتر. ولكن هناك عمليات يقوم بها الدماغ بسهولة خلال جزء من الثانية، في حين أن أجهزة الكمبيوتر، وحتى أجهزة الكمبيوتر العملاقة، تجد صعوبة في أدائها حتى بعد جهد طويل.

على سبيل المثال، سيحتاج الكمبيوتر إلى عدة ساعات لحساب القوة التي يجب بذلها على كل عضلة في الجسم للحفاظ على وضعية مستقيمة ومنع السقوط، لكن الدماغ يؤدي هذه المهمة كأمر طبيعي. وهذا أحد الأسباب التي تدفع الباحثين إلى محاولة تطوير أجهزة كمبيوتر تعتمد على الخلايا العصبية وليس على الدوائر الإلكترونية. ويأمل المطورون أن تكون أجهزة الكمبيوتر هذه قادرة على إجراء حسابات لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية القيام بها. ولكن لتطوير مثل هذا النظام، بالطبع، يجب التحكم في نمو الخلايا العصبية.

ومن ينجح في تطوير واجهة ناجحة بين الخلايا العصبية والأنظمة الإلكترونية، سيكون قادرًا على تحسين الأطراف الاصطناعية الإلكترونية التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة بشكل كبير. هذه الأطراف الاصطناعية هي أذرع آلية يتم تشغيلها بواسطة الكمبيوتر، وتتلقى التعليمات من مراكز التحكم الحركي في الدماغ. وتعتمد المعينات السمعية المبتكرة للصم، التي تحول الأصوات إلى إشارات كهربائية وتنقلها إلى الخلايا العصبية، على مثل هذه الواجهة العصبية الإلكترونية. ولتحسين هذه الواجهات، يحاول الباحثون منذ سنوات تنمية خلايا عصبية على رقائق السيليكون، لكن نجاحهم جزئي حتى الآن. ومفتاح نجاح هذه الجهود هو القدرة على التحكم في اتجاه نمو النهايات العصبية.

الاختراق: شعاع الليزر يمسك النهايات العصبية مثل الملقط

كشف آلان إيرليشر من جامعة لايبزيغ هذا الأسبوع عن الحل الذي طوره هو وفريقه. لقد استندوا إلى تقنية تم تطويرها في السبعينيات تسمى "الملاقط البصرية". هذا الملقط عبارة عن شعاع ليزر قوي، يمكنك من خلاله التقاط وسحب الأشياء الصغيرة مثل الجزيئات المفردة. استخدم إيرليشر شعاع ليزر أضعف، والتقط طرف امتداد العصب بمجرد أن بدأ في النمو.

وفي مقال سينشر خلال أسبوعين في مجلة PNAS Sciences" التابعة للأكاديمية الوطنية لـ "Proceedings of" سيكشف الفريق عن صور للخلايا الموجهة بالليزر. أطاعت امتدادات هذه الخلايا إملاءات متقلبة بشكل خاص، حيث نمت بشكل متعرج وقامت بمنعطفات حادة (يمكن أيضًا مشاهدة مقاطع الفيديو على موقع المجلة).

وأكد الخبراء الذين قاموا بتحليل تقنية إيرليشر وفريقه أن هذا يعد إنجازًا كبيرًا. لم يتمكن أحد من قبلهم من تحقيق مثل هذا التحكم الجيد في النهايات العصبية دون الإضرار بها. ومن المحتمل أن يكون من الممكن ترجمة التجارب الأولية للفريق إلى تقنية يمكن تطبيقها أيضًا داخل أجسام المرضى، من خلال زراعة الألياف الضوئية على سبيل المثال. لكن المعلقين يشيرون أيضًا إلى أنه من الصعب جدًا فهم كيفية عمل هذه التقنية - لماذا ينجذب الفرع إلى شعاع الليزر، وكيف وما الذي يجعله يغير اتجاه نموه. يعترف إيرليشر أيضًا بأنه لا يفهم بالضبط ما الذي يجعل طريقته ناجحة وكيف يوجه شعاع الليزر الخلايا. لكن الحقيقة هي أن التكنولوجيا ناجحة، وفي عالم البحث والتطوير، التكنولوجيا الناجحة ذات التفسيرات الضعيفة أفضل من التكنولوجيا الضعيفة ذات التفسيرات الناجحة.

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~390272654~~~204&SiteName=hayadan