الهندسة والآليات > التكنولوجيا الطبية

شريحة إلكترونية مصنوعة من خلايا عصبية بشرية

على الرغم من كونها حديثة العهد، غيرَ أن الشرائح الإلكترونية المتناهية الصغر (Microchips) أصبحت في يومنا هذا تمتلك أهمية كبيرة في مجالات مثل البيولوجيا الجزيئية والطبية والذكاء الاصطناعي، ويسعى العلماء دائمًا إلى تطوير هذه الشرائح أكثر فأكثر، وتصنّعها الكثير من الشركات، كذلك فإن قيمة مبيعاتها تصل إلى أرقام مهولة سنويًّا (1).

إذ يمكن زرع هذه الشرائح داخل جسد الإنسان لإجراء عمليات التشخيص السريري ومراقبة المؤشرات الحيوية (1).

وتستخدم في تطوير الذكاء الاصطناعي في عديد من الأجهزة والمعدات في أنحاء العالم؛ كالساعات الذكية والسيارات الذاتية القيادة وأنظمة التعرف إلى الصوت وغيرها (2).

ولكن على الرغم من الأبحاث الكثيرة التي أجريت خلال السنوات الماضية، بقيت هذه الشرائح تواجه مشكلتين رئيستين، وهما:

1- استهلاك طاقة كبير.

2- ضعف القدرة على إجراء مَهمّات معقدة  (3).

لكن هذه المشكلات في طريقها إلى الزوال الآن بعد إعلان مجموعة من الباحثين من جامعات مختلفة عام 2021 عن البدء بمشروع دولي بميزانية تقدر بنحو 3.5 مليون يورو لتطوير شرائح الكترونية مصنوعة من خلايا عصبية بشرية حية (4).

هذا البحث من المتوقع أن يحدث نقلة نوعية في تكنولوجيا تعلم الآلة (machine learning)، وذلك بسبب القدرات الكبيرة للخلايا العصبية البشرية في فعل مهام معقدة باستهلاك طاقة أقل كثيرًا، مما سيمكن هذه الشرائح الجديدة من كسر كل القيود السابقة المرتبطة باستهلاك الطاقة وقدرات المعالجة لدى الشرائح الالكترونية الحالية (4).

سيصنّع العلماء الخلايا العصبية في المخبر من خلايا جذعية، وستُحفّز هذه الخلايا عن طريق تسليط الضوء عليها ودراسة استجابتها لتدريبها على تحليل البيانات (4).

سيستمر هذا المشروع ثلاثة أعوام من تاريخ انطلاقه، ولن تنحصر فوائده على تطوير الشرائح الإلكترونية فحسب، بل من المتوقع أيضًت أن يزيد معرفتنا عن كيفية عمل الدماغ البشري، مما سيسمح لنا بتطوير علاجات جديدة باستخدام الخلايا الجذعية في المستقبل (4).

سبق هذا المشروع مشروع مشابه بدأ فيه مجموعة من الباحثين عام 2014 هدف لتصميم شرائح حاسوبية ببنية داخلية مماثلة للخلايا العصبية البشرية، وبذلك تعمل هذه الشرائح بطريقة أقرب إلى عمل الدماغ البشري منه إلى المعالجات التقليدية الموجودة في الحواسيب أو الهواتف المحمولة، لتكون أول خطوة عملية تنقل ما 

توصلت إليه الأبحاث في هذا المجال إلى مرحلة الإنتاج الحقيقي (3).

فهل سنشاهد قريبًا أجهزة وروبوتات ذكية تستطيع التفكير كالبشر بفضل هذه الشرائح؟

وهل سيحدث ما شاهدناه بالأعمال السينمائية وتُزرع  شرائح كهذه في أجسامنا لتكسبنا قدرات خارقة أو ربما ليُتحكم بنا؟

نترك لك الإجابة عن هذه التساؤلات لتشاركنا برأيك عزيزي القارئ..

المصادر: 

1. Kolchinsky A، Gryadunov D، Lysov Y، Mikhailovich V، Nasedkina T، Turygin A et al. Gel-Based Microchips: History and Prospects. Molecular Biology. 2004;38(1):4-13. Available from: هنا

2. Patringenaru I. A new neuromorphic chip for AI on the edge، at a small fraction of the energy and size [Internet]. Ucsd.edu. [cited 2022 Aug 27]. Available from: هنا

3. Service RF. The brain chip. Science [Internet]. 2014;345(6197):614–6. Available from: هنا

4. Stem cell AI – ‘brain on a chip’ project aims to revolutionise computing power | Aston University [Internet]. Aston.ac.uk. 2021 [cited 25 August 2022]. Available from: هنا