الفواق.. لغز كبير يحير العلماء

البحث متواصل عن أسبابه وطرق علاجه

الفواق.. لغز كبير يحير العلماء
TT

الفواق.. لغز كبير يحير العلماء

الفواق.. لغز كبير يحير العلماء

يحصل الفواق (الحازوقة، او الشهقة) hiccup في رمشة عين فتتقلص عضلات التنفس، وتنغلق أوتارك الصوتية، ويصدر ذلك الصوت الذي لا يخطئه أحد. وكلنا نصاب بها بين الحين والآخر، وكذلك القطط والجرذان والأجنة البشرية. وقد يكون السبب تناول الطعام بسرعة وشراهة، أو لدى التوتر الشديد، أو لدى تناول مشروب غازي، أو عند الاستيقاظ من التخدير، إثر العمليات الجراحية. لكن غالبا لا يوجد سبب واضح وجلي، ولا يعلم الأطباء ما الغرض منه، ولا كيفية التخلص منه. بعبارة أخرى يبقى الفواق أمرا غامضا مجهولا تماما، مثل النظريات التي كثرت حول أسبابه وعلاجاتها، ومنها المنزلية التي شاعت كثيرا.
يقول تايلر سيميت، طبيب الأمراض الباطنية: «للناس وصفات علاجية مثيرة للاهتمام: مثل القيام بإخافتك، أو دغدغتك، أو أذيتك، أو الطلب منك شرب الماء لمدة دقيقة ونصف، أو فعل ذلك مقلوبا للفترة ذاتها»، ويستدرك قائلا: «لكن هذه كلها غير مثبتة علميا».
وكان سيميت الذي يرأس التعليم الطبي في الجمعية الأميركية لهيئات طب العظام، قد أجرى دراسة لمدة خمس سنوات تناولت 54 مريضا في المستشفيات، يعانون من الفواق. وفي بداية عام 1995 قام بتجربة أساليب عديدة من العلاج، بما فيها إمساك النفس لفترة زمنية، فضلا عن بعض الأدوية والعقاقير الشديدة المفعول، لكنه انتهى بنتائج باطلة، فلم يثبت أي أسلوب لنجاحه. «فلا شيء نافع، والفواق يبدأ وينتهي من تلقاء نفسه»، كما يقول.

* آلية الفواق
ولكن لماذا نصاب به؟ يقول بعض الباحثين إنه رد فعل هضمي جنيني يقي ضد تنفس واستنشاق السائل الأمنيوسي الذي يحيط بالجنين في رحم أمه، أو قد يكون أسلوبا لتدريب العضلات التنفسية على التنفس بعد الولادة.
وتفترض نظرية أخرى أن الفواق يعود إلى أيام أجدادنا البرمائيين بالنسبة إلى الأشخاص الذين يعتقدون بذلك، لكن المتفق عليه، والمعروف جدا، هو آلية الفواق التي تسمى بعلم الطب singultus، والتي تعرف بتقلص مفاجئ للحجاب الحاجز وللعضلات الواقعة بين الضلوع، يعقبه انغلاق مفاجئ لمزمار الحنجرة الذي هو الفسحات الواقعة بين طيات الأوتار الصوتية. وهذا التشنج السريع للاستنشاق الذي يصطدم مع الحنجرة المغلقة يسبب هذا الصوت المميز والارتعاش الجسدي. وتتفق غالبية الخبراء على أن الفواق ينطوي على دارة عصبية تبدأ مع الأعصاب الحجابية والمبهمة. والأخيرة تتمدد من الدماغ إلى البطن، بينما ترسل الأعصاب الحجابية إشارات من الدماغ إلى الحجاب الحاجز.
وعلى الرغم من أن الفواق لا يشكل سوى إزعاج مؤقت لغالبية الناس، غير أنه قد يصبح مستهلكا جدا لطاقاتنا. مثلا، كولين أو لير، محررة صفحة المدخل لموقع صحيفة «واشنطن بوست» الإلكترونية، تصاب بالفواق يوميا تقريبا، وفي بعض الأحيان بين فترة وأخرى، وفي أحيان أخرى تكون على صورة نوبات.
تقول «أو لير»: «عندما ينتابني الفواق أشعر كلهب نار مع صوت مرتفع وغريب، وهو غير مريح بتاتا جسديا». وهذه الآنسة البالغة من العمر 29 سنة تنتابها هذه النوبات منذ أمد لا تتذكره، ويقول الأطباء إن ذلك قد يكون مرتبطا بمرض الارتجاع المريئي الحمضي، الذي عانت منه منذ طفولتها. وقد جربت جميع أنواع العلاجات المنزلية التي سمعت بها: ملعقة من السكر، الإمساك عن التنفس، التنفس العميق، شرب السوائل بوضعية مقلوبة، مص الحوامض والليمون، وقد يعمل بعضها مؤقتا، لكن غالبيتها تؤول إلى الفشل. لكن أمرا واحدا يؤدي المهمة، ألا وهو تناول ملعقة من زبد الفول السوداني الذي على شكل قشدة. وتعتقد «أو لير» أن للزبد هذا علاقة بتغطية المريء بطبقة على شكل الطلاء، لكن سيميت يعتقد أن له تأثيرا نفسيا مهدئا لا أكثر ولا أقل.

* التحكم في النظام العصبي
والآنسة «أو لير» راجعت الطبيب النفسي ديوين هيرست قبل عامين بعدما عانت كثيرا خلال خمس سنوات من نوبات يومية من الفواق، إلى حد أنها قررت استئصال عصبها الحجابي، مما يعني فعليا شل الحجاب الحاجز. لكن هيرست الذي يعمل في «مايو كلينيك» في سكوتسدايل في أريزونا، رأى أن هذا الأجراء متطرف جدا، وقدم بدلا من ذلك أسلوبا علاجيا يدعى «الارتجاع البيولوجي المتقلب لضربات القلب» heart rate variability biofeedback.
إن نظامنا العصبي يتحكم بوظائف الجسم غير الإرادية، مثل ضربات القلب، وتقلص الأوعية الدموية، عن طريق فرعين مكملين أو متممين؛ أحدهما يحاكي الاستجابات المتعلقة بغريزة «الصمود أو الهرب»، التي تقود إلى زيادة معدل ضربات القلب، واتساع حدقتي العينين، وإفرازات العرق، بينما يقوم الآخر بإطلاق نمط إعادة الهدوء والسكون للذات. لكن بعض الناس يكونون حساسين جدا لحافز التوتر، ويتقلبون بين الوضعين ذهابا ورجوعا.
وقد يكون ذلك مفيدا في حالة ملاحقة الوحوش الكاسرة للشخص المعني في العصور الغابرة، لكنه لا يساعد كثيرا في عالم اليوم الذي قد يؤدي إلى قلق وتوتر غير مرغوبين. بيد أن الاستجابة السريعة للصمود أو الهرب، التي طالما أنقذت الإنسان في الماضي من الحيوانات الوحشية، يمكنها أن تفعل مفعولها في لحظات في غير محلها، مثل عقد اجتماع مع أحد المديرين، أو لدى دخولك بسيارتك إلى طريق سريع خطر.
وعن طريق قياس الفترة بين ضربات القلب، يمكن للأطباء تعقب التفاعل والترابط بين هذين الفرعين من النظام العصبي، ومدى المعركة الدائرة بينهما؛ أحدهما يرفع معدل نبضات القلب، والثاني يقوم بإبطائه. ولذلك استخدم هيرست التخطيط الكهربائي للقلب لتحري هذا التقلب في ضربات القلب، وبالتالي طلب من «أو لير» أن تحصي عدد تنفسها بشكل دقيق، والفكرة من وراء ذلك، مساعدتها على إيجاد معدل للتنفس من شأنه تنشيط نمط الهدوء والسكون، وإعادة التوازن إلى النظام العصبي، وإزالة التوتر والتشنج. وأخيرا يبدو أن هذا العلاج ترك مفعوله الجيد على «أو لير»، التي توقفت نوبات الفواق لديها منذ أن باشرت العلاج قبل سنتين. ويستخدم هذا العلاج حاليا لمعالجة الصداع النصفي (الشقيقة)، وأوجاع الرأس، والاضطرابات العصبية والتوترية، واضطرابات المعدة.

* خدمة «واشنطن بوست»
خاص بـ«الشرق الأوسط»



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»