دانشمندان یک زیست‌رایانه با بافت واقعی مغز انسان ساختند

دانشمندان دانشگاه ایندیانا در آن چه شبیه به صحنه‌ای از یک فیلم علمی-تخیلی به نظر می‌رسد، یک رایانه زیستی هیبریدی ساخته‌اند که بافت مغز انسان در آزمایشگاه را با مدارهای سنتی ادغام می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از اس‌اف، این فناوری نوآورانه که به عنوان Brainoware شناخته می‌شود، پتانسیل ادغام در سیستم‌های هوش مصنوعی (AI) و پیشرفت مدل‌های تحقیقاتی علوم اعصاب مغز انسان را دارد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

Brainoware از ارگانوئیدهای مغز که خوشه‌هایی از سلول‌های انسانی هستند که بافت اندام‌های انسان را شبیه‌سازی می‌کنند تشکیل می‌شود.

ارگانوئیدها از سلول‌های بنیادی تشکیل می‌شوند که توانایی تبدیل شدن به سلول‌های مختلف، از جمله سلول‌های عصبی مشابه سلول‌های موجود در مغز انسان را دارند.

هدف این تحقیق ایجاد ارتباط بین هوش مصنوعی و ارگانوئیدها است، زیرا هر دو سیستم بر انتقال سیگنال‌ها از طریق گره‌های به هم پیوسته متکی هستند که یک شبکه عصبی را تشکیل می‌دهند.

فنگ گو (Feng Guo)، یکی از نویسندگان این مطالعه و مهندس زیستی در دانشگاه ایندیانا، می‌گوید: ما می‌خواستیم این سوال را بپرسیم که آیا می‌توانیم از شبکه عصبی زیستی درون ارگانوئید مغز برای انجام محاسبات استفاده کنیم یا خیر.

برای ایجاد سیستم Brainoware، محققان یک ارگانوئید واحد را روی صفحه‌ای قرار می‌دهند که حاوی هزاران الکترود است که مغز را به مدارهای الکتریکی متصل می‌کند.

سپس اطلاعات ورودی مورد نظر را به الگویی از پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که به ارگانوئید می‌رسند. پاسخ بافت مغز توسط یک حسگر ثبت می‌شود و با استفاده از یک الگوریتم یادگیری ماشینی که اطلاعات مربوطه را رمزگشایی می‌کند، تجزیه و تحلیل می‌شود.

برای آزمایش قابلیت‌های Brainoware، محققان از تشخیص صدا استفاده کردند. آنها سیستم را روی ۲۴۰ صدای ضبط شده از هشت نفر آموزش دادند و صدا را به سیگنال‌های الکتریکی تحویل داده شده به ارگانوئید ترجمه کردند. مغز کوچک به هر صدا واکنش متفاوتی نشان داد و الگوهای مشخصی از فعالیت عصبی را ایجاد کرد. هوش مصنوعی یاد گرفت که این پاسخ‌ها را تفسیر کند و گوینده را به طور دقیق شناسایی کند و پس از آموزش به دقت ۷۸ درصدی دست یافت.

در حالی که انجام تحقیقات بیشتر ضروری است، این مطالعه مفاهیم نظری مهمی را نشان می‌دهد که در نهایت می‌توانند راه را برای ساخت رایانه‌های زیستی هموار کنند.

آزمایش‌های قبلی توانایی کشت‌های سلولی دو بُعدی نورون‌ها را برای انجام وظایف مشابه نشان داده است اما این اولین باری است که چنین قابلیت‌هایی در یک ارگانوئید مغزی سه‌بعدی نشان داده می‌شود.

ترکیب ارگانوئیدها و رایانه‌ها می‌تواند محققان را قادر سازد تا از سرعت و کارایی مغز انسان برای کاربردهای هوش مصنوعی بهره ببرد.

علاوه بر این، Brainoware کاربردهای بالقوه‌ای در تحقیقات مغز به ویژه برای مطالعه اختلالات عصبی مانند بیماری آلزایمر و آزمایش اثرات درمان‌های مختلف بر روی ارگانوئیدها دارد.

با این حال، استفاده از سلول‌های زنده برای محاسبات، چالش‌هایی از جمله حفظ ارگانوئیدها را به همراه دارد. رشد و زنده ماندن ارگانوئیدها ممکن است با بزرگتر شدن آنها پیچیده‌تر شود.

این مطالعه در مجله Nature Electronics منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: زیست رایانه ارگانوئید مغز هفته پژوهش و فناوری 1402 معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري سازمان پژوهشهاي علمي و صنعتي ايران هوش مصنوعی مغز انسان

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۲۸۷۷۶۶ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

تراشه‌های مغزی به‌زودی از رده خارج می‌شوند/ چه بلایی بر سر بیماران می‌آید؟

خبرگزاری علم و فناوری آنا؛ این روزها، فناوری عصبی قابل کاشت به طور چشم‌گیری پیشرفت کرده است و برای برخی از افراد مبتلا به اختلالات عصبی، بازگشت به زندگی عادی را فراهم می‌کند. اما با توجه به پیشرفت سریع این فناوری، وقتی این دستگاه‌های عصبی قابل کاشت منسوخ شوند یا تولید کننده آنها ورشکسته شود، چه اتفاقی می‌افتد؟

پیشرفت‌های عظیم در فناوری پزشکی منجر به توسعه دستگاه‌های عصبی قابل کاشت مانند محرک‌های عمقی مغز، عصب واگال و محرک‌های نخاعی شده است. نورالینک ایلان ماسک، رابط مغز-کامپیوتر بی‌سیم (BCI)، یکی از شناخته شده‌ترین دستگاه‌ها است. البته اخیراً چین نیز ازایمپلنت مغز-کامپیوتر بی‌سیم  خود رونمایی کرده است که نشان‌دهنده سریع‌تر شدن پیشرفت‌های علمی در حوزه نوروتکنولوژی است.

دستگاه‌های عصب‌شناسی کارآمدی که درون بدن کاربران کاشته می‌شوند، کیفیت زندگی افراد مبتلا به اختلالات عصبی را بهبود بخشیده‌اند. اما با توجه به سرعت پیشرفتی که در حال حاضر شاهد آن هستیم، چه اتفاقی می‌افتد وقتی که فناوری عصبی کاشته شده به سرعت منسوخ می‌شوند؟ یا وقتی که تولید کننده آنها دیگر پشتیبانی فنی ارائه نمی‌دهد (مانند ویندوز که پشتیبانی از نسخه‌های قدیمی‌تر سیستم‌عامل خود را لغو کرده است)؟ آیا این دستگاه‌ها قابل جدا کردن هستند؟ و اگر بله، چه کسی باید هزینه خارج کردن را پرداخت کند؟

حالا باید به این سوال پاسخ داد: آیا باید تدابیری برای پوشش این وضعیت‌ها وجود داشته باشد؟ برخی معتقدند که بله، باید وجود داشته باشد. در مطالعه‌ای که توسط محققان مؤسسه بیماری‌های عصبی نورمن فیکسل در فلوریدا، ایالات متحده انجام شد، یک تعریف رسمی از «رها کردن دستگاه‌های عصبی کاشته‌شده» ارائه کرد که به گفته آنها، برای توسعه دستورالعمل‌ها، سیاست‌ها و قوانین مرتبط با آن مهم است.

نوروتکنولوژی؛ بخشی از یک آزمایش بالینی است

در سال ۲۰۲۰، مجله «نیچر مدیسنس» داستان ریتا لگت زن استرالیایی را گزارش داد که یک دستگاه کارآزمایی برای درمان صرع در مغزش کاشته شده بود. این دستگاه به عنوان بخشی از یک آزمایش بالینی در مغز لگت قرار داده شد و برای او به خوبی کار می‌کرد به طوری که گلت دیگر تشنج نمی‌کرد. با این حال، در نیمه‌ی راه آزمایش، شرکت نورال‌ویستا که دستگاه را تولید کرده بود، به دلیل نگرانی سرمایه‌گذاران درباره ارائه حمایت مالی به چنین فناوری تهاجمی، تعطیل شد.

با تعطیل شدن این شرکت، دیگر هیچ وسیله‌ای برای نظارت بر دستگاه وجود نداشت. به طور کاملاً واقعی، دستگاه در سر لگت مرده بود! (البته نه کاملاً، باتری باید سه سال دوام می‌آورد) و تنها گزینه‌اش این بود که دستگاه را از مغزش خارج کند.

به گفته فردریک گیلبرت، دانشیار دانشگاه تاسمانی که در زمینه اخلاق نوروتکنولوژی تخصص دارد جدا کردن یک دستگاه معادل قطع درمان است. گیلبرت می‌گوید کهاین دستگاه‌ها می‌توانند به شدت هویت بیمار را تحت تأثیر قرار دهند. ناراحتی ناشی از جدا کردن دستگاه ممکن است به طور مستقیم با کارآیی تکنولوژی مرتبط باشد.

نویسندگان مطالعه فعلی نظریه‌ای را تشکیل دادند که براساس آن، شکست کارآزمایی بالینی عمدتاً خارج کردن دستگاه‌های فناوری عصبی نیست، بلکه شکست می‌تواند ناشی از نگرانی‌های ایمنی یا اثر درمانی باشد. با این حال، آنها گفتند که برای افرادی که آزمایش بالینی را انجام می‌دهند، ضروری است که سه معیار را برآورده کنند. اولاً، شرکت‌کنندگان مطالعه باید در مورد احتمال قطع آزمایش مطلع شوند و مشخص شود که آنها به بخش‌های درمان یا کنترل مطالعه تعلق دارند. دوماً، شرکت‌کنندگان باید در صورت لغو آزمایش مطلع شوند. سوماً، باید منابعی برای درمان‌های دیگری که به استاندارد‌های پذیرفته‌شده مراقبت می‌پردازند، به شرکت‌کنندگان ارائه شود.

البته، علاوه بر مسئله لغو زودهنگام آزمایش‌ها، مسئله دیگری نیز وجود دارد که وقتی یک کارآزمایی به نتیجه طبیعی خود می‌رسد، چه اتفاقی برای ایمپلنت مغزی می‌افتد. در آن شرایط، معمولا حذف دستگاه به شرکت کنندگان ارائه می‌شود. درحالی که هیچ دستورالعمل روشن و فعلی در مورد ماندن یا برداشتن ایمپلنت وجود ندارد.

خطرات برداشتن تراشه‌های مغزی

همانطور که قبلاً ذکر شد، یک دستگاه نوروتکنیک که امروزه به عنوان پیشرفته‌ترین در نظر گرفته می‌شود، ممکن است فردا پیشرفته نباشد. این دستگاه‌ها دارای تاریخ انقضای داخلی هستند و بدون تعمیر و نگهداری مداوم، کارایی خود را از دست می‌دهند.

در تابستان ۲۰۲۰، ایلان ماسک به‌روزرسانی پیشرفت‌های مربوط به کاشت نورالینک را به اشتراک گذاشت. او گفت: در اصل، بخشی از جمجمه به اندازه یک سکه برداشته می‌شود و الکترود‌ها وارد می‌شود، سپس قسمتی از جمجمه را که برداشته شده بود جایگزین می‌کنند. پس از آن ما را با چسب فوق العاده می‌بندیم، به این ترتیب بسیاری از زخم‌ها بسته می‌شوند و و بعد از آن فرد می‌تواند به راحتی پیاده‌روی کند. این خیلی جالب است.

اما نکته جالب‌تر بخشی از ارائه بود که مربوط به خوک دوروتی بود که قبلاً یک تراشه نورالینک داشت. ماسک گفت که برداشتن ایمپلنت دوروتی برگشت پذیری دستگاه را نشان می‌دهد. ماسک می‌گوید: آنچه دوروتی نشان می‌دهد این است که می‌توانید نورالینک را قرار دهید، آن را حذف کنید و شاد، سالم و غیرقابل تشخیص از یک خوک معمولی باشید.

این تمام چیزی است که ماسک برای حذف دستگاه ارائه کرده و هیچ چیز در مورد خطرات آن نگفته است.

یافتن نظر متخصص در مورد اینکه آیا برداشتن نورالینک یا یک ایمپلنت مغزی دیگر به مغز آسیب می‌رساند یا خیر، دشوار است. اما، اگر کاشت دستگاهی مانند نورالینک خطر آسیب رساندن به بافت مغز را به همراه دارد، منطقی است فرض کنیم که هنگام برداشتن آن نیز این خطر وجود دارد.

انتهای پیام/