هوش انسانی و مصنوعی برای کشف پیچیدگی مغز تلاش می کند

گروهی از دانشمندان به رهبری پروفسور استین آرتز (VIB-KU Leuven) اولین کسی است که بیان ژن هر یک از سلولهای مغز را در طی پیری نشان می دهد، هر چند آنها شروع به کوچک شدن کردند. “اتلاق سلولی” آنها بینش بی سابقه ای را در زمینه عملکرد مغز به وجود می آورد. انتشار در مجله علمی سلول ، اطلس به عنوان اولین گام مهم در توسعه تکنیک هایی است که می تواند به ما کمک کند درک بهتری از توسعه بیماری های انسانی به دست آوریم.

مغز یک پرواز میوه شامل حدود 100000 سلول مختلف است و اگر چه آن را خیلی کوچکتر از مغز انسان می سازد، آن شامل صدها نوع نورون مختلف و سلول های دیگر یک شبکه پیچیده، بسیار شبیه مغز انسان می باشد تشکیل می دهد.

زوم و ردیابی

پروفسور توضیح می دهد که برای درک درست کارهای مغز، حتی برای ارگانیسم هایی که به عنوان میوه های کوچک به کار می روند، ما باید هر سلول های کوچک  را بزرگنمایی کنیم. استین آرتز (VIB-KU Leuven) بیان می کند: تمام اندام ها و بافت ها از سلول های مختلفی تشکیل شده اند که با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند تا توابع خاص خود را با یکدیگر همگام کنند. با وجود اینکه آنها یکسان هستند، همه ژن های مشخصی را بیان می کنند و درک می کنند آنچه واقعا اتفاق می افتد، ما باید بدانیم که چه سلول ها چه زمانی انجام می دهند. کار با مگس میوه به عنوان ارگانیسم های مدل، دانشمندان چالش را بر سر راه گذاشتند، بلافاصله با پیچیده ترین اجزای تمام مغز شروع کردند.

کریستوفر دیوی، یکی از محققان که در این تلاش گروهی شرکت کرده، توضیح می دهد:” این کار ساده ای نیست، حدود 15،000 ژن و تقریبا 100،000 سلول در مغز موش وجود دارد. بنابراین محاسبات سریع نشان می دهد که ما به بیش از یک میلیارد داده نگاه می کنیم و  نقاط را تجزیه و تحلیل می کنیم. ”

تنها راه به دست آوردن این مقدار بسیار زیاد اطلاعات با کمک کمی از هوش مصنوعی است. این تیم با استفاده از روش های یادگیری ماشین به منظور پیش بینی دقیق سن سلول، بر اساس اطلاعات جمع آوری شده از سلول های مغز مگس در سنین مختلف را بررسی کردند.

مغز موش مشابه سلول های مجزا برای خواب، حافظه، بوی و غیره است. محققان بیش از 80 خوشه نوع سلولی مختلف را فهرست کرده اند و جالب توجه است که همۀ آنها سنشان به همین شکل نیستند.

نقشه ای برای درمان بهتر

استین آرتس توضیح می دهد: “بیان ژن در هزاران سلول، یک کار دشواری است، پس چه چیزی تیم را در ماموریت خود برانگیخت؟ سلول ها به طور مداوم نقش خود را به عنوان سن ، در پاسخ به تغییرات در محیط، بر بیماری تغییر می دهند .مقبره مقدس این است که وضعیت مولکولی سلول های بافت و سلول های بیمار را در زمان واقعی ارزیابی کند تا بتواند با تشخیص زودهنگام هر گونه بیماری و درمان های موثر و شخصی را انجام دهد. اما برای رسیدن به آن، ما باید هر دو مدل و ابزار را درک کنیم. ”

بنابراین، نقشه مغز پرواز پیری، اولین و مهمترین ویژگی تکنولوژیکی است. تیم Aerts برای اولین بار در جهان است تا بتواند مغز را که یک کل موجود در این سطح است، جزئیات آن را به نمایش بگذارد.

توسعه برنامه های کاربردی زیست پزشکی نیازمند کار بیشتر و تعریف همکاری است. به همین دلیل Aerts بخشی از یک کنسرسیوم اروپایی بزرگ است که به نام LifeTime نامیده می شود که هدف آن انقلابی کردن مراقبت های بهداشتی با ردیابی و درک تغییرات سلولی در طی بیماری است.

Aerts می گوید: “ما تمام اطلاعات مغز ما را به طور رایگان در یک پلت فرم تحلیل آنلاین ساخته ایم که دانشمندان دیگر می توانند اطلاعات خود را نیز در اختیار آنها قرار دهند.” او با همکاران بین المللی خود که از تکنولوژی تک سلولی برای مطالعه اندام های مختلف از میوه ها استفاده می کردند، کنسرسیوم Fly Cell Atlas را تاسیس کرد. این یک زمان واقعا هیجان انگیز برای تحقیقات زیست پزشکی است. با نگاهی به بیان ژن در وضوح تک سلولی، ما اطلاعات زیادی را کشف می کنیم که ما به سختی می توانیم نگه داریم!”

منبع:

موارد ارائه شده توسط VIB (موسسه فنلاند برای بیوتکنولوژی)