تجارب علمية متقدمة تكشف علاقة الأطعمة المصنعة بـ«التوحد»

الفريق البحثي حدد تغيرات تحدث بالخلايا العصبية عند التعرض لمستويات عليا من حمض البروبيونيك (جامعة فلوريدا الوسطى)
الفريق البحثي حدد تغيرات تحدث بالخلايا العصبية عند التعرض لمستويات عليا من حمض البروبيونيك (جامعة فلوريدا الوسطى)
TT

تجارب علمية متقدمة تكشف علاقة الأطعمة المصنعة بـ«التوحد»

الفريق البحثي حدد تغيرات تحدث بالخلايا العصبية عند التعرض لمستويات عليا من حمض البروبيونيك (جامعة فلوريدا الوسطى)
الفريق البحثي حدد تغيرات تحدث بالخلايا العصبية عند التعرض لمستويات عليا من حمض البروبيونيك (جامعة فلوريدا الوسطى)

مع ازدياد عدد الأطفال المصابين بمرض التوحد، تصبح الحاجة إلى العثور على أسباب هذا الاضطراب أكثر إلحاحا كل يوم. وقطع الباحثون في جامعة فلوريدا الوسطى الأميركية مؤخرا خطوة مهمة في طريق إظهار الصلة بين الغذاء الذي تستهلكه النساء الحوامل والإصابة بالتوحد.
وخلال الدراسة، التي نشرت في 19 يونيو (حزيران) 2019، في دورية «ساينتفيك ريبورتز»، اكتشف الباحثون أن المستويات العالية من حمض البروبيونيك (PPA)، الذي يستخدم على نطاق واسع في الأغذية المصنعة لزيادة العمر الافتراضي لها، وتثبيط العفن في الجبن والخبز، يحد من تطور الخلايا العصبية في أدمغة الجنين، بما يؤدي للإصابة بالتوحد.
انطلقت الدراسة من نتائج لدراسات سابقة أظهرت أن الأطفال المصابين بالتوحد غالباً ما يعانون من مشاكل في المعدة مثل متلازمة القولون العصبي، وهو ما دفع الفريق البحثي للتساؤل عن وجود صلة محتملة بين الأمعاء والدماغ وبدأوا في دراسة كيفية اختلاف بكتيريا الأمعاء (الميكروبيوم) بين الأشخاص المصابين بالتوحد والذين لا يعانون من هذه الحالة.
ويقول الدكتور صالح ناصر، المتخصص في أبحاث الجهاز الهضمي في كلية بورنيت للعلوم الطبية الحيوية، والباحث المشارك بالدراسة، في تقرير نشره موقع جامعة فلوريدا الوسطى بالتزامن مع نشرها: «في سعينا للإجابة عن هذا السؤال، وجدنا مستوى أعلى من حمض البروبيونيك (PPA) في عينات البراز الخاص بالأطفال المصابين بالتوحد، وهو ما يعني أن الميكروبيوم المعوي في الأطفال المصابين بالتوحد مختلف، وأردنا أن نعرف ما تأثير ذلك على الدماغ».
ويضيف: «قمنا في المختبر بتعريض الخلايا الجذعية العصبية إلى مستويات عالية من حمض البروبيونيك، فوجدنا أنه يدمر خلايا الدماغ بعدة طرق، منها أنه يعطل التوازن الطبيعي بين خلايا المخ عن طريق تقليل عدد الخلايا العصبية وزيادة الخلايا الدبقية».
وبينما تساعد الخلايا الدبقية على تطوير وحماية وظيفة الخلايا العصبية، فإن كثيرا منها يشوش على الاتصال بين الخلايا العصبية، كما أنها تسبب الالتهابات، والتي لوحظت في أدمغة الأطفال المصابين بالتوحد»، كما يؤكد ناصر.
ويضيف أن الكميات المفرطة من الحمض تتلف أيضا المسارات التي تستخدمها الخلايا العصبية للتواصل مع بقية الجسم، ما يؤدي إلى السلوكيات التي غالبا ما توجد في الأطفال المصابين بالتوحد، بما في ذلك السلوك المتكرر وعدم القدرة على التفاعل مع الآخرين.
وكانت دراسات سابقة اقترحت الربط بين مرض التوحد والعوامل البيئية والجينية، لكن هذه الدراسة هي الأولى التي تكتشف الصلة الجزيئية بين المستويات المرتفعة من حمض البروبيونيك، وانتشار الخلايا الدبقية، والدوائر العصبية المضطربة والتوحد.
وأجريت الدراسة مختبريا، لكن يجب تأكيد نتائجها بمزيد من الدراسات قبل الانتقال إلى التجارب السريرية، كما تؤكد الدكتورة لطيفة عبدلي الباحثة المشاركة في الدراسة.
تقول لـ«الشرق الأوسط»: «سنحاول التحقق من صحة النتائج التي توصلنا إليها في نماذج الفئران من خلال معرفة ما إذا كان النظام الغذائي للأم الذي يحتوي على نسبة مرتفعة من حمض البروبيونيك، يسبب مرض التوحد في الفئران».
ولا يوجد علاج لمرض التوحد، الذي يصيب واحدا من بين كل 59 طفلا، لكن العلماء يأملون بأن تقدم نتائجهم دراسات عن طرق للوقاية من الاضطراب. وتضيف: «دراستنا المعملية تقول بوضوح، إن تناول أطعمة مغلفة تحتوي على نسبة كبيرة من الحمض سيؤدي لزيادة كميته في أمعاء المرأة، ويعبر بعد ذلك إلى الجنين، وتأكيد هذه النتيجة في الدراسات التالية سيساعد على الوقاية من المرض».



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»