تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

تحليل ملامح الوجه يربط النمط الظاهري بالنمط الجيني

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي
TT

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

حقّقت دراسة حديثة متعددة المراكز على مستوى ألمانيا خطوات كبيرة في تحديد الأمراض الوراثية النادرة وتشخيصها، باستخدام طرق التحليل الجيني المتقدمة.

رصد أمراض وراثية جديدة

واستخدمت الدراسة، التي شملت 16 جامعة ومستشفى جامعياً، بما في ذلك جامعة «بون»، «تسلسل الإكسوم» لفحص المادة الوراثية لـ1577 مريضاً، ما أدى إلى تشخيص حالات 499 فرداً. جدير بالذكر أن 34 من هؤلاء المرضى لديهم أمراض وراثية جديدة لم يُبلّغ عنها سابقاً؛ وهو ما يمثّل مساهمة كبيرة في الفهم والوصف الأوْلي لهذه الأمراض الجديدة.

و«تسلسل الإكسوم» تقنية هندسة وراثية تُستخدم في التحكم بتسلسل جميع مناطق تشفير البروتين للجينات في الجينوم المعروف باسم «الإكسوم».

تقنيات تشخيص متقدمة بالذكاء الاصطناعي

وكانت الدراسة رائدة في استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) في تشخيص الأمراض النادرة. ونُشرت نتائجها في مجلة «نتشر جينتكس» (Nature Genetics) في 22 يوليو (تموز) 2024 من فريق بعضوية الدكتورة تيريزا برونيه أحد المؤلفين الرئيسيين من معهد علم الوراثة البشرية معهد الإحصاء الجينومي والمعلوماتية الحيوية لدى جامعة «بون» كلية الطب ومستشفى جامعة «بون» ألمانيا، وزملائها.

واستُخدم نظام الذكاء الاصطناعي «GestaltMatcher»، وهو عبارة عن مجموعة يجري تحديثها باستمرار من الصور الطبية للأفراد المصابين بأمراض نادرة وأنظمة الذكاء الاصطناعي لتفسير هذه البيانات، الذي طوّره الباحثون للمساعدة في تشخيص المتلازمات الوراثية الخلقية من خلال تحليل ملامح الوجه. وقد أثبت هذا النظام فائدته لا سيما في الحالات التي تكون فيها الارتباطات بين النمط الظاهري والآخر الوراثي حاسمة، إذ يمثّل استخدام الذكاء الاصطناعي تقدماً كبيراً في عملية التشخيص السريري؛ ما يتيح إجراء تقييمات أكثر كفاءة ودقة.

مشروع مبتكر لرصد التغيرات الجينية

وكانت الدراسة جزءاً من مشروع «صندوق الابتكار» (TRANSLATE NAMSE) لمدة ثلاث سنوات، الذي يهدف إلى تعزيز رعاية المرضى الذين يعانون من أمراض نادرة من خلال تقنيات التشخيص الحديثة.

وشمل المشروع تحليل بيانات «تسلسل الإكسوم» من 1309 أطفال، وتحديد الأسباب الوراثية في 425 منهم.

واكتشف الباحثون تغيّرات في 370 جيناً مختلفاً، ما يعرّض التنوع الجيني والتعقيد المرتبط بالأمراض النادرة. أما بالنسبة إلى الحالات التي لم تُشخّص فقد جرى التخطيط لمزيد من التحقيقات في إطار مشروع تسلسل الجينوم (MVGenomSeq) وهي تقنيه ستستخدم تسلسل القراءة الطويلة الذي يمكنه تحليل أجزاء أطول من الحامض النووي (دي إن إيه)؛ ما قد يكشف عن التغيرات الجينية التي قد تفشل فيها طرق القراءة الأقصر.

التقييس والنهج متعدد التخصصات

وفي الدراسة الاستطلاعية كان الهدف الرئيسي تقييم القيمة السريرية لـ«تسلسل الإكسوم» في مجموعة الأمراض النادرة للغاية. وكانت أهداف الدراسة الحالية هي إجراء تحقيق منهجي للبيانات الوراثية المظهرية والجزيئية للمرضى الذين خضعوا لـ«تسلسل الإكسوم»، من أجل تحديد نتيجة كل من التشخيصات النادرة للغاية وارتباطات الأمراض الجينية الجديدة وتحديد ما إذا كان الاستخدام التكميلي لأدوات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي قد أدى إلى تحسين فاعلية التشخيص وكفاءته.

وأُجري التنظير البطني لـ1577 مريضاً (268 شخصاً بالغاً، و1309 أطفال)، وأُجري التشخيص الوراثي الجزيئي لدى 499 مريضاً (74 شخصاً بالغاً، و425 طفلاً)، وحُدّد إجمالي 370 سبباً وراثياً جزيئياً متميزاً.

وتتعلّق غالبية هذه الحالات باضطرابات معروفة، وكان معظمها نادراً للغاية، ومن خلال عملية التشخيص حُدّد 34 ارتباطاً جديداً، و23 ارتباطاً بين النمط الوراثي والآخر الظاهري خصوصاً في الأفراد الذين يعانون من اضطرابات النمو العصبي؛ لتحديد احتمالية أن يؤدي «تسلسل الإكسوم» إلى تشخيص جزيئي لدى مريض معين، استناداً إلى السمات السريرية المعنية فقط.

الاتجاهات المستقبلية والآثار السريرية

يؤكد التطبيق الناجح لمشروع «تسلسل الجينوم»، خصوصاً في فحوصات الأطفال المبكرة، إمكانات الذكاء الاصطناعي في التشخيص والتدخل المبكر. ويمكن أن يكون هذا مفيداً بوجه خاص في أثناء الفحوصات الروتينية في الأعمار من 21 إلى 24 شهراً، ومن 34 إلى 36 شهراً، إذ يمكن اكتشاف العلامات المبكرة للأمراض النادرة.

كما أظهرت التحليلات الحالية أن مفهوم التشخيص المنظم الجديد سهّل تحديد الاضطرابات الوراثية النادرة للغاية وارتباطات الأمراض الجينية الجديدة على المستوى الوطني، وأن أدوات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي حسّنت فاعلية التشخيص وكفاءته للاضطرابات الوراثية النادرة للغاية.

حقائق

34

من المرضى الخاضعين للدراسة رُصدت لديهم أمراض وراثية جديدة لم يُبلّغ عنها سابقًا


مقالات ذات صلة

تكنولوجيا مشهد من الإعلان الخاص بالذكاء الاصطناعي لـ«غوغل» (وسائل إعلام أميركية)

انتقادات لـ«غوغل» بسبب إعلان لبرنامجها للذكاء الاصطناعي

أثارت «غوغل» غضب بعض مشاهدي الألعاب الأولمبية خلال عطلة نهاية الأسبوع بإعلان يظهر برنامجها للذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (سان فرانسيسكو)
آسيا الرئيس الصيني شي جينبينغ مستقبلاً رئيسة وزراء إيطاليا جيورجيا ميلوني في بكين الاثنين (د.ب.أ)

ميلوني تثني على أهمية الصين محاورةً على الساحة الدولية

رأت رئيسة الوزراء الإيطالية، جيورجيا ميلوني، أن الصين «محاور مهم» في إدارة التوترات الدولية.

تكنولوجيا شعار شركة «أبل» يظهر وسط أفراد يصطفون للحصول على هاتف «آيفون» في مدريد 26 سبتمبر (أيلول) 2014 (أ.ف.ب)

البيت الأبيض: «أبل» توقع على خطة أميركية لإدارة مخاطر الذكاء الاصطناعي

قال البيت الأبيض إن شركة «أبل» وقعت على الالتزامات الطوعية التي دعا إليها الرئيس الأميركي جو بايدن وتحكم استخدام الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الاقتصاد سيدة تسير إلى جوار متجر «آيفون» في مدينة ووهان الصينية (رويترز)

«أبل» تنضم للشركات الملتزمة بقواعد البيت الأبيض للذكاء الاصطناعي

انضمت شركة «أبل» إلى حوالي 12 شركة تكنولوجيا التزمت اتباع مجموعة قواعد للحد من مخاطر الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (سان فرانسيسكو)

الطاقة العقلية... تأملات وتفسيرات لجوهرها

الطاقة العقلية... تأملات وتفسيرات لجوهرها
TT

الطاقة العقلية... تأملات وتفسيرات لجوهرها

الطاقة العقلية... تأملات وتفسيرات لجوهرها

يصعب تعريف الطاقة العقلية، والأصعب من ذلك قياسها، ولكن الجميع يطمح إلى امتلاك المزيد منها.

طاقة العقل لاتخاذ القرارات

رغم أن وزن الدماغ لا يتجاوز 2 في المائة من وزن الجسم، فإنه يستهلك ما بين 20 إلى 25 في المائة من إجمالي الطاقة الأيضية (طاقة التمثيل الغذائي). وهذا يمثل فقط الطاقة اللازمة للحفاظ على عمل 86 مليار خلية عصبية، وبقاء ما يقارب 164 تريليون وصلة عصبية على أهبة الاستعداد.

بمجرد تنشيط الدماغ، يزداد استهلاكه للطاقة سريعاً. إذ يتطلب الانتباه جهداً ذهنياً كبيراً، وكذلك ممارسة ضبط النفس. كما أن اتخاذ القرارات، والتعاطف وحتى التأمل، تستهلك الموارد العقلية، إضافة إلى استقبال المعلومات، ومعالجتها، ومقارنتها بالذاكرة، والحفاظ على التركيز والاهتمام، وكذلك القدرة على تجاهل الإلهاء، كل ذلك مسبب للإرهاق حتى بمجرد التفكير فيه.

ولا يمكنك التفكير كثيراً بشكل جيد أو الضحك، أو الاستجابة للخطر، أو الحلم بالمستقبل، أو حتى تذكر مكان وضع مفاتيح السيارة، من دون طاقة عقلية.

الطاقة العقلية Mental Energy تكمن حرفياً في صميم كل ما تفعله، وتحدد ما إذا كنت تستطيع فعل أي شيء على الإطلاق.

ويستهلك تنشيط الطاقة العقلية، الذي يمتد عبر تقاطع العقل والجسد، الأكسجين، والغلوكوز، ومجموعة كاملة من المغذيات الكبرى والصغرى، ما يتطلب من قلبك زيادة ضخ الدم. وينعكس ذلك في ارتفاع ضغط الدم.

الحلقة المفقودة

رغم أهميتها القصوى، فإن الطاقة العقلية عامل مفقود في معظم تفسيرات العمليات النفسية. وليس من الواضح حتى ماهية الطاقة العقلية بالضبط.

يرى أحد النماذج العلمية أنها تتكون من ثلاثة عناصر: جزء متعلق بالحالة المزاجية (الشعور بالقدرة على القيام بالأنشطة العقلية أو البدنية)، وجزء متعلق بالإدراك (ينعكس في اختبارات الانتباه وسرعة معالجة المعلومات)، وجزء متعلق بالدافع (العزيمة والحماس).

يقيس مقياس حالات المزاج (POMS) Profile of Mood States مستوى الطاقة العقلية من خلال مدى التحبيذ الذي تناله صفات مثل: النشاط والحماس والحركية. ولا يوجد مقياس متفق عليه أو طريقة لتقييم الطاقة العقلية.

ورغم أن الدافع motivation والطاقة العقلية غالباً ما يُستخدمان بالتبادل، فإن هناك سبباً يدعو إلى عدّهما ظاهرتين مختلفتين. يقول عالم النفس روي باومايستر: «أعتقد أن الدافع هو الرغبة، بينما تذهب الطاقة إلى الفعل والتفكير. الدافع هو أحد أسس النفس، ويرتبط ارتباطاً وثيقاً بما تحتاج إليه للبقاء على قيد الحياة والتكاثر. ويمكن أن تكون الرغبة موجودة لدى الأشخاص من ذوي الطاقة العقلية العالية أو المنخفضة».

ضبط النفس وقوة الإرادة

في الواقع، أحدث باومايستر ضجة في عالم علم النفس الحديث في أواخر التسعينات من خلال طرح فكرة أن الطاقة العقلية تلعب دوراً رئيسياً في الحياة العقلية اليومية. وقد قدم أدلة على أن التنظيم الذاتي self - regulation «لا يزال موضع نقاش كبير»، وهو جوهر الوظيفة التنفيذية للدماغ، هو ظاهرة تعتمد على الطاقة.

يعتمد ضبط النفس Self - control (المعروف أيضاً باسم قوة الإرادة) على مصادر طاقة محدودة، وستؤدي المهمة الصعبة التي تتطلب ضبط النفس إلى إعاقة الأداء في مهمة لاحقة، وهو ما يسمى «استنزاف الأنا». ليس الأمر أن الدافع يتراخى، ولكن الطاقة التي يوفرها الغلوكوز تُستنفد إلى حد كبير.

يقول باومايستر: «لقد اخترنا مصطلح (استنزاف الأنا) ego depletion كنوع من الإشادة بسيغموند فرويد، لأننا لم نتمكن من العثور على أي شخص بعد فرويد قال إن الذات مصنوعة من الطاقة، على الأقل جزئياً. لم نكن نؤيد بقية نموذج فرويد». ويشير إلى أن الحياة كلها عبارة عن عملية طاقة.

مهما كانت طبيعة الطاقة العقلية، فهي تلعب دوراً في تشكيل الشخصية والإنجازات على مدار العمر. وقد رأى عالم الوراثة السلوكية الراحل ديفيد ليكين أن الطاقة العقلية هي المكون المصاحب الذي يحول الموهبة إلى عبقرية. وقد عدّها قدرة مشتركة بين المفكرين والمبدعين العظماء، بدءاً من أرخميدس إلى إسحاق نيوتن، وبنجامين فرانكلين، وألكسندر هاميلتون، وثيودور روزفلت، وبابلو بيكاسو.

تكلفة الالتهاب

كما يرتبط مستوى الطاقة العقلية ارتباطاً وثيقاً بالأداء الفكري، كذلك يرتبط أيضاً بوظيفة المناعة.

عند تنشيط الجهاز المناعي بسبب الضغوط، والعدوى - أي تهديد خارجي أو داخلي، بما في ذلك الأفكار المزعجة - يثير الجهاز المناعي استجابة (ردة فعل) التهابية تستنفد كمية كبيرة من الطاقة. وتشير الأدلة إلى أن الالتهاب يحول الانتباه أيضاً نحو الأفكار السلبية، ما يمهد الطريق المحتمل للاكتئاب، وهو أم لجميع حالات الشعور بانخفاض مستوى الطاقة.

وعلى نحو متزايد، يرتبط أي عدد من الاضطرابات في العمليات الأيضية في خلايا الدماغ باضطرابات الصحة العقلية، بما في ذلك الاكتئاب والتدهور الإدراكي.

من المغري الاعتقاد أن النقيض التام للطاقة العقلية هو الإرهاق، وأنهما يمثلان طرفي نقيض على سلسلة واحدة متصلة. ولكن هناك بعض الأدلة على أنهما حالتان منفصلتان مدعومتان بآليات مختلفة وتخدمان احتياجات مختلفة. فالجلوس على المكتب طوال اليوم يقلل من الطاقة من دون أن يزيد بالضرورة من الشعور بالإرهاق. كما ثبت أن التمارين الرياضية المعتدلة تزيد من الطاقة من دون أن تؤثر على مستويات الإرهاق.

يبدو أن أنظمة الناقلات العصبية تختلف بين الشعورين بالنشاط والإرهاق: فالشعور بالنشاط - المدفوع بكل من «الدوبامين» و«النورابينفرين» - يدعم السلوك التقاربي (الإقدام)؛ أما الإرهاق، الذي يسهله كل من «السيروتونين» و«السيتوكينات» الالتهابية، فيدعم السلوك التباعدي (الإحجام). يرى البعض أن نقيض النشاط ليس الإرهاق، وإنما اللامبالاة.

مهما كانت ماهية الطاقة العقلية، فهناك شيء واحد واضح: إنه شيء يطمح إليه الناس بشكل أكبر. ربما لأننا نعيش في أوقات مقلقة ونكافح لفهمها - حتى قرارات ما ينبغي وضعه في القمامة تضعنا وجهاً لوجه أمام تهديدات وجودية - فهناك متطلبات لا هوادة فيها على الطاقة العقلية. أو ربما يكون ذلك مجرد ثمن امتلاك قشرة دماغية كبيرة في عصر الحمل الزائد للمعلومات.

الحفاظ على الطاقة العقلية

هناك طرق معروفة للحفاظ على الطاقة العقلية. ربما يكون الأسهل منها هو الاستخدام الحكيم لأي طاقة عقلية يمتلكها الأفراد بالفعل.

العادات ليست سوى أوعية عظيمة للحفاظ على الطاقة العقلية، فهي تحول دون الحاجة إلى اتخاذ عدد لا يحصى من القرارات. والعادات الجيدة أفضل من ذلك، لأنها تمنع أيضاً الحاجة إلى صرف الطاقة في إزالة الأضرار الناجمة عن العادات السيئة.

إضافة إلى ذلك، من الممكن توليد الطاقة العقلية من الداخل عبر تقنية تُعرف باسم «التباين العقلي» mental contrasting. وقد شرعت الدكتورة غابرييل أوتينغن، عالمة النفس بجامعة نيويورك، في تطوير التباين العقلي بوصفه وسيلة لحشد الطاقة اللازمة لتحويل الأهداف إلى إنجازات.

تستلزم هذه التقنية تصور المستقبل الذي تريد تحقيقه، مثلاً في تأليف كتاب - وأفضل نتيجة لذلك الهدف المنشود - مشاعر الإنجاز والافتخار. ثم يأتي الجزء الحاسم وهو تجنب الخيال الخالص من خلال مقارنة رغباتك بحقيقة العمل اللازم لتحقيقها.

الأحكام التي يصدرها الناس بعد ذلك حول مدى احتمالية تحقيق المستقبل المنشود هي أحكام مُحفزة، ويمكن قياس تعبئة الطاقة جسدياً في اختبارات قوة قبضة اليد. علاوة على ذلك، وجدت الدكتورة أوتينغن أن التباين العقلي يؤدي إلى حالة من التنبيه الشامل يمكن فيها تحويل الطاقة إلى مهام عقلية لا علاقة لها بالخيال الذي أوجدها.

إمدادات الطاقة

يُستمد معظم مخزون الطاقة العقلية، يوماً بعد يوم، من مصادر خارجية، أي من النظام الغذائي.

وتُعد المغذيات الكبرى - البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون - ضرورية، وكذلك الحال في المجموعة الكاملة للمغذيات الصغرى. وبما أن الدماغ هو مصدر الطاقة الرئيسي، فهو يحتاج بالتأكيد إلى إمدادات ثابتة من جميع هذه العناصر.

يلجأ كثير من الناس إلى المكملات الغذائية المصممة لتعزيز الطاقة العقلية. وأهم العناصر الغذائية المهمة لنشاط الدماغ هي فيتامين «بي»، وفيتامين «سي»، وفيتامين «دي»، وأحماض أوميغا 3 الدهنية، والمغنيسيوم. وهناك أيضاً أدلة على أن الحمض الأميني «إل – ثيانين»، وهو مكون طبيعي موجود في الشاي، يزيد بشكل موثوق من يقظة الدماغ.

* «سايكولوجي وداي»، خدمات «تريبيون ميديا».