به گزارش ایسنا، یک معما در علوم اعصاب با استفاده از «هوش مصنوعی» برای اولین بار حل شده است.
دانشمندان با توسعه سامانه‌ای جهت شناسایی مشخصات الکتریکی انواع مختلف نورون‌های مغز، موفق به حل این معما شدند.
مغز از نورون‌ها تشکیل شده است و تصور می‌شود که هر نورون نقش‌های مختلفی در پردازش اطلاعات ایفا می‌کند. دانشمندان مدت‌هاست که می‌توانند از الکترودهای تولیده شده توسط مغز در حین فعالیت مغزی برای ثبت فعالیت نورون‌ها استفاده کنند.
به نقل از اوپن‌اکسس‌گاورنمنت، با وجود اینکه ثبت سیگنال‌های الکتریکی برای نظارت بر فعالیت نورون‌های مغز بسیار ارزشمند است، تاکنون این روش نسبت به تشخیص نوع نورون مغزی ثبت‌شده، ناتوان بوده است. این فرآیند، شناسایی چگونگی مشارکت نورون‌های مختلف در عملکرد مغز را غیرممکن می‌کند.
هوش مصنوعی به طور خودکار پنج نورون مغزی را شناسایی کرد
محققان با استفاده از پالس‌های کوتاه نور آبی برای ایجاد تحریک در انواع خاص سلول، تحریک‌های الکتریکی متمایزی در انواع مختلف نورون‌ها را در مغز موش شناسایی کردند.
این تیم پایگاهی از مشخصه‌های الکتریکی مختلف برای هر نوع نورون مغزی ایجاد کرد که به آنها امکان آموزش یک الگوریتم «هوش مصنوعی» را می‌دهد که می‌تواند به طور خودکار پنج نوع مختلف نورون را با دقت ۹۵ درصد و بدون نیاز بیشتر به ابزارهای ژنتیکی تشخیص دهد. این الگوریتم همچنین بر روی داده‌های ضبط‌شده مغزی از میمون‌ها تأیید شده است.
دکتر «ماکسیم بیو»(Maxime Beau ) نویسنده ارشد این مطالعه از «موسسه تحقیقات زیست‌پزشکی ولفسون»( Wolfson) گفت: دهه‌هاست که دانشمندان علوم اعصاب با مشکل چالش‌برانگیز شناسایی صحیح انواع مختلف نورون‌هایی که همزمان در طول رفتار فعال هستند، دست و پنجه نرم می‌کنند. رویکرد ما اکنون ما را قادر می‌سازد تا انواع نورون‌ها را با دقت بیش از ۹۵ درصد در موش‌ها و میمون‌ها شناسایی کنیم.
وی افزود: این پیشرفت محققان را قادر می‌سازد تا مدارهای مغزی را هنگام انجام رفتارهای پیچیده مانند حرکت ثبت کنند. نورون‌های مغز واحدهای محاسباتی ابتدایی هستند که در انواع مختلفی وجود دارند. روش ما ابزاری را برای شناسایی همزمان بسیاری از دروازه‌های منطقی مغز فراهم می‌کند. پیش از این، این کار فقط می‌توانست به صورت تکی و با هزینه بسیار بیشتر انجام شود.
این فناوری روی انسان‌ها نیز استفاده خواهد شد
محققان تأیید کردند که این الگوریتم می‌تواند برای گونه‌های مختلف جانوری و انسان‌ها نیز به کار گرفته شود. این فناوری جدید به محققان این قابلیت را می‌دهد که به جای نیاز به مهندسی ژنتیک پیچیده برای مطالعه مغز، از هر حیوان عادی برای بررسی عملکرد نورون‌های مختلف مغز و نحوه تعامل آنها استفاده کنند.
یکی از اهداف اصلی محققان، مطالعه اختلالات «نورولوژی»(neurological) و «روان‌پزشکی عصبی»(neuropsychiatric) مانند صرع، اوتیسم و زوال عقل است که تصور می‌شود بسیاری از آنها شامل تغییراتی در نحوه تعامل انواع مختلف سلول در مغز هستند.
پروفسور« بورلی کلارک»( Beverley Clark) نویسنده ارشد این مطالعه از «موسسه تحقیقات زیست‌پزشکی ولفسون»، گفت: همانطور که بسیاری از سازهای مختلف در یک ارکستر در صدای یک سمفونی نقش دارند، مغز نیز برای ایجاد رفتار پیچیده‌ای که انسان‌ها و سایر حیوانات از خود نشان می‌دهند، به انواع نورون‌های متمایز و فراوان متکی است. کار ما مشابه یادگیری صدای هر ساز و سپس توسعه یک الگوریتم برای تشخیص هر یک از آنها در یک سمفونی است.
وی ادامه داد: توانایی مشاهده این سمفونی عصبی مغز در حال فعالیت، بیش از ۱۰۰ سال است که یک چالش اساسی در علوم اعصاب بوده است و اکنون ما روشی برای انجام صحیح این کار داریم. اگرچه این فناوری راه درازی تا استفاده برای مطالعه بیماری‌های عصبی مانند صرع دارد، اما اکنون بر یک مانع بزرگ برای رسیدن به این هدف غلبه کرده‌ایم.
وی خاطرنشان کرد: در واقع، برخی از فعالیت مغز افراد بیمار حین جراحی ثبت شده است و فناوری ما می‌تواند برای مطالعه این اسناد ثبت‌شده جهت درک بهتر نحوه عملکرد مغز چه در سلامت و چه در بیماری، مورد استفاده قرار گیرد.
انتهای پیام
به گزارش ایسنا، یک معما در علوم اعصاب با استفاده از «هوش مصنوعی» برای اولین بار حل شده است.
دانشمندان با توسعه سامانه‌ای جهت شناسایی مشخصات الکتریکی انواع مختلف نورون‌های مغز، موفق به حل این معما شدند.
مغز از نورون‌ها تشکیل شده است و تصور می‌شود که هر نورون نقش‌های مختلفی در پردازش اطلاعات ایفا می‌کند. دانشمندان مدت‌هاست که می‌توانند از الکترودهای تولیده شده توسط مغز در حین فعالیت مغزی برای ثبت فعالیت نورون‌ها استفاده کنند.
به نقل از اوپن‌اکسس‌گاورنمنت، با وجود اینکه ثبت سیگنال‌های الکتریکی برای نظارت بر فعالیت نورون‌های مغز بسیار ارزشمند است، تاکنون این روش نسبت به تشخیص نوع نورون مغزی ثبت‌شده، ناتوان بوده است. این فرآیند، شناسایی چگونگی مشارکت نورون‌های مختلف در عملکرد مغز را غیرممکن می‌کند.
هوش مصنوعی به طور خودکار پنج نورون مغزی را شناسایی کرد
محققان با استفاده از پالس‌های کوتاه نور آبی برای ایجاد تحریک در انواع خاص سلول، تحریک‌های الکتریکی متمایزی در انواع مختلف نورون‌ها را در مغز موش شناسایی کردند.
این تیم پایگاهی از مشخصه‌های الکتریکی مختلف برای هر نوع نورون مغزی ایجاد کرد که به آنها امکان آموزش یک الگوریتم «هوش مصنوعی» را می‌دهد که می‌تواند به طور خودکار پنج نوع مختلف نورون را با دقت ۹۵ درصد و بدون نیاز بیشتر به ابزارهای ژنتیکی تشخیص دهد. این الگوریتم همچنین بر روی داده‌های ضبط‌شده مغزی از میمون‌ها تأیید شده است.
دکتر «ماکسیم بیو»(Maxime Beau ) نویسنده ارشد این مطالعه از «موسسه تحقیقات زیست‌پزشکی ولفسون»( Wolfson) گفت: دهه‌هاست که دانشمندان علوم اعصاب با مشکل چالش‌برانگیز شناسایی صحیح انواع مختلف نورون‌هایی که همزمان در طول رفتار فعال هستند، دست و پنجه نرم می‌کنند. رویکرد ما اکنون ما را قادر می‌سازد تا انواع نورون‌ها را با دقت بیش از ۹۵ درصد در موش‌ها و میمون‌ها شناسایی کنیم.
وی افزود: این پیشرفت محققان را قادر می‌سازد تا مدارهای مغزی را هنگام انجام رفتارهای پیچیده مانند حرکت ثبت کنند. نورون‌های مغز واحدهای محاسباتی ابتدایی هستند که در انواع مختلفی وجود دارند. روش ما ابزاری را برای شناسایی همزمان بسیاری از دروازه‌های منطقی مغز فراهم می‌کند. پیش از این، این کار فقط می‌توانست به صورت تکی و با هزینه بسیار بیشتر انجام شود.
این فناوری روی انسان‌ها نیز استفاده خواهد شد
محققان تأیید کردند که این الگوریتم می‌تواند برای گونه‌های مختلف جانوری و انسان‌ها نیز به کار گرفته شود. این فناوری جدید به محققان این قابلیت را می‌دهد که به جای نیاز به مهندسی ژنتیک پیچیده برای مطالعه مغز، از هر حیوان عادی برای بررسی عملکرد نورون‌های مختلف مغز و نحوه تعامل آنها استفاده کنند.
یکی از اهداف اصلی محققان، مطالعه اختلالات «نورولوژی»(neurological) و «روان‌پزشکی عصبی»(neuropsychiatric) مانند صرع، اوتیسم و زوال عقل است که تصور می‌شود بسیاری از آنها شامل تغییراتی در نحوه تعامل انواع مختلف سلول در مغز هستند.
پروفسور« بورلی کلارک»( Beverley Clark) نویسنده ارشد این مطالعه از «موسسه تحقیقات زیست‌پزشکی ولفسون»، گفت: همانطور که بسیاری از سازهای مختلف در یک ارکستر در صدای یک سمفونی نقش دارند، مغز نیز برای ایجاد رفتار پیچیده‌ای که انسان‌ها و سایر حیوانات از خود نشان می‌دهند، به انواع نورون‌های متمایز و فراوان متکی است. کار ما مشابه یادگیری صدای هر ساز و سپس توسعه یک الگوریتم برای تشخیص هر یک از آنها در یک سمفونی است.
وی ادامه داد: توانایی مشاهده این سمفونی عصبی مغز در حال فعالیت، بیش از ۱۰۰ سال است که یک چالش اساسی در علوم اعصاب بوده است و اکنون ما روشی برای انجام صحیح این کار داریم. اگرچه این فناوری راه درازی تا استفاده برای مطالعه بیماری‌های عصبی مانند صرع دارد، اما اکنون بر یک مانع بزرگ برای رسیدن به این هدف غلبه کرده‌ایم.
وی خاطرنشان کرد: در واقع، برخی از فعالیت مغز افراد بیمار حین جراحی ثبت شده است و فناوری ما می‌تواند برای مطالعه این اسناد ثبت‌شده جهت درک بهتر نحوه عملکرد مغز چه در سلامت و چه در بیماری، مورد استفاده قرار گیرد.
انتهای پیام
