آلة حية.. علماء يصممون حاسوبًا حيويًا يجمع بين الدوائر الإلكترونية وأنسجة المخ البشري

في ما يبدو وكأنه مشهد من فيلم خيال علمي، بنى علماء من جامعة إنديانا، حاسوبًا حيويًا هجينًا يجمع بين أنسجة الدماغ البشرية المزروعة في المختبر والدوائر التقليدية.

وتتمتع هذه التكنولوجيا المبتكرة، المعروفة باسم Brainoware، بالقدرة على الاندماج في أنظمة الذكاء الاصطناعي (AI) وتطوير نماذج أبحاث علم الأعصاب للدماغ البشري.

خوارزمية تعلم آلي

قال موقع Study Finds، في تقرير نشره أمس الثلاثاء 12 ديسمبر 2023، إن برنامج Brainoware يشتمل على عضويات دماغية، وهي مجموعات من الخلايا البشرية التي تحاكي أنسجة الأعضاء، والتي تستخرج من الخلايا الجذعية القادرة على التطور إلى أنواع مختلفة من الخلايا، خاصة الخلايا العصبية الموجودة في الدماغ البشري.

ولإنشاء نظام Brainoware، وضع الباحثون عنصرًا عضويًا واحدًا على لوحة تحتوي على آلاف الأقطاب الكهربائية التي تربط الدماغ بالدوائر الكهربائية، وحوَّلوا معلومات الإدخال المطلوبة إلى نمط من النبضات الكهربائية، موصولة بالعضو العضوي، وذلك باستخدام خوارزمية التعلم الآلي التي تفك تشفير المعلومات.

مثال على إحدى العضويات ونشاطها العصبي

أنماط مميزة

أوضح الموقع أن فريق البحث استخدم آلية التعرف على الصوت، ودربوا النظام على 240 تسجيلًا صوتيًا لثمانية أفراد، وترجموا الصوت إلى إشارات كهربائية أوصلوها إلى العضو العضوي، وكان تفاعل الدماغ الصغير مختلفًا مع كل صوت، ما أدى إلى توليد أنماط مميزة من النشاط العصبي.

وأضاف ان الذكاء الاصطناعي تعلم تفسير هذه الاستجابات وتحديد المتحدث بدقة، وحقق معدل دقة يصل إلى 78% بعد التدريب، لافتًا إلى أن التجارب السابقة أظهرت قدرة مزارع الخلايا العصبية ثنائية الأبعاد على أداء مهام مماثلة، ولكنها المرة الأولى التي تظهر فيها هذه القدرات في عضوي دماغي ثلاثي الأبعاد.

جزء عضوي من الدماغ، حيث تتمايز الخلايا الجذعية (الوردية) عن خلايا عصبية (الأرجوانية)

أبحاث مستقبلية

قال الموقع إن الجمع بين الكائنات العضوية وأجهزة الكمبيوتر يمكّن الباحثين من تسخير سرعة وكفاءة استخدام الطاقة في الدماغ البشري لتطبيقات الذكاء الاصطناعي، ويشمل  Brainoware تطبيقات محتملة في أبحاث الدماغ، خاصة لدراسة الاضطرابات العصبية مثل مرض ألزهايمر، واختبار تأثيرات العلاجات المختلفة على الأعضاء العضوية.

وأضاف أن استخدام الخلايا الحية للحوسبة لا يزال يمثل تحديًّا، بما في ذلك الحاجة إلى الحفاظ على الأعضاء العضوية، مشيرًا إلى أن الأبحاث المستقبلية ستركز على تطوير قدرات Brainoware، وتكييف الكائنات العضوية الدماغية للقيام بوظائف أكثر تعقيدًا وتعزيز استقرارها، ما يجعلها متوافقة مع تقنيات حوسبة الذكاء الاصطناعي.