اضطراب النوم... هل يحدث بسبب عوامل جينية أم هرمونية أم ثقافية؟

فترة النوم اللازمة للإنسان قد تختلف بين الأفراد

اضطراب النوم... هل يحدث بسبب عوامل جينية أم هرمونية أم ثقافية؟
TT

اضطراب النوم... هل يحدث بسبب عوامل جينية أم هرمونية أم ثقافية؟

اضطراب النوم... هل يحدث بسبب عوامل جينية أم هرمونية أم ثقافية؟

النوم هو عملية فسيولوجية حاسمة لبقاء الإنسان على قيد الحياة، وللحفاظ على أدائه المعرفي. وهناك توزيع طبيعي بين السكان في مدة النوم، إذ تم التعرف على الاختلافات الجينية التي تؤدي إلى النمط الظاهري للنوم القصير حيث ينام بعض الناس فقط من 4 إلى 6 ساعات في الليلة. وتم تحديد عواقب سلبية على الصحة عندما لا ينام الأفراد في توقيتهم اليومي المثالي أو يكونون محرومين من النوم حسب الحاجة الداخلية.
ركن صحي
العوامل التي تتحكم في تنظيم النوم لا تزال غير مفهومة جيداً. وقد وصف ماثيو ووكر من جامعة كاليفورنيا بيركلي في كتابه الموسوم «لماذا ننام؟» Why we sleep»» المنشور عام 2018 النوم بأنه الركن الثالث للصحة الجيدة، إلى جانب النظام الغذائي، والتمارين الرياضية. وأضاف أن النوم يعزز نشاط أنسجة الجسم والعمليات في الدماغ، وبعبارة أخرى إن الأنسجة والعمليات تضعف عندما لا يحصل الشخص على ما يكفي من النوم.
كما أن قلة النوم، أو عدمه، لها تأثيرات كثيرة أخرى، مثل عدم القدرة على اتخاذ القرار، وتؤثر سلباً على الجهاز المناعي والشهية، وقد تم ربطها بأمراض التمثيل الغذائي مثل السمنة وداء السكري النوع الثاني. كما تكون مسؤولة بشكل مباشر عن المشكلات الصحية، مثل الاكتئاب والاضطراب النفسي وانفصام الشخصية والأمراض العصبية مثل الزهايمر. بل أكثر من ذلك، فالنوم في الوقت الخاطئ يؤدي إلى خراب أو دمار الساعة البيولوجية للجسم. وتماماً كما نعرف أن النوم ضروري لكثير من الجوانب الصحية الجيدة، إلا أننا ما زلنا لا نحصل على ما يكفي منه.
ساعات النوم
التقرير الذي صدر عن الجمعية الملكية البريطانية للصحة العامة عام 2018 أفاد بأن البريطانيين يحصلون على ساعة أقل مما هم بحاجة إليه كل ليلة، كما وجد استطلاع للرأي في الولايات المتحدة أن 17 في المائة من الناس يعانون من اضطرابات في النوم، وثلث البالغين يعانون من الأرق.
ما مقدار حاجة الإنسان للنوم؟ جميعنا يعلم أن 8 ساعات هو الرقم السحري للنوم في الليل، ولا أحد يعرف من أين جاء هذا الرقم. في الحقيقة، معظم الناس في الاستبيانات يدعون أنهم ينامون 7 أو 9 ساعات في الليلة، وهو ما يفسر لماذا أصبحت 8 ساعات قاعدة عامة. ووفقاً لجيروم سيجل من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجليس في بحثه المنشور في أكتوبر (تشرين الأول) 2019 في مجلة المؤسسة الوطنية للنوم Journal of the National Sleep Foundationفإن ساعات الثماني لا أساس لها في ماضينا التطوري، ففي دراسته للثقافات القبلية التي لا تتوفر فيها الكهرباء، وجد أنهم يحصلون على 6 أو 7 ساعات فقط من النوم، ويتمتعون بصحة جيدة.
من جهته، يضيف ديرك جان ديجك من جامعة سري في المملكة المتحدة في بحثه المنشور في 2019 في مجلة مديسن ريفيو Medicine Reviews أنه ربما تكون 7 ساعات كافية بدلاً من 8 ساعات كحد أدنى لساعات النوم، وأن قلة الحركة بشكل يومي تسبب اضطراب النوم، وتؤثر على نوعية الحياة والأداء الوظيفي.
وقد خلص تحليل حديث في الولايات المتحدة إلى أن الحصول على قدر أقل من النوم بانتظام يزيد من خطر الإصابة بالسمنة وأمراض القلب والاكتئاب والموت المبكر. وأوصى بأن يسعى جميع البالغين إلى النوم 7 ساعات على الأقل. وتقدر المراكز الأميركية لمكافحة الأمراض والوقاية منها أن 35 في المائة من البالغين في الولايات المتحدة يحصلون على أقل من 7 ساعات في الليلة وأن جميع وسائل الإعلام تشير إلى أننا ننام أقل مما اعتدنا عليه سابقاً وهو ما يؤثر سلباً على صحتنا. لكن جيم هورن في كتابه الموسوم «الأرق» (أو الرهافة)»Sleeplessness والمنشور عام 2016 لا يتفق معهم في تقييمه لحاجة الإنسان إلى النوم في المجتمع في الوقت الحاضر، ويقول إن النوم لم يتغير في السنوات الماضية.
الجينات والنوم
وجدت الدراسات الحديثة أن فترة النوم التي يحتاجها الإنسان تتأثر بالجينات، وتختلف بين الأفراد. وليس معروفاً إلى الآن أي جينات هي. ويتغير مقدار النوم الذي يحتاجه الإنسان مع تقدم العمر، فقد أوصت مؤسسة النوم الوطنية الأميركية في عام 2015 بأن تكون مدة النوم بين 7 و9 ساعات للبالغين.
يقول شون ينغستيد من جامعة ولاية أريزونا، في تيمبي، في بحثه المنشور في يناير (كانون الثاني) 2019 في مجلة «سليب» Sleepأن استمرار نوم الشخص أكثر من 8 ساعات قد تكون له آثار سلبية أكثر بكثير من قلة النوم، أما لماذا يحدث ذلك، فلا يزال لغزاً. قد يكون السبب أن النائم لا يتحرك، وقد يكون الخمول أكثر ضرراً من قلة النوم. وقد لا يهم كثيراً إذا كان الشخص نشطاً خلال اليوم. ويرتبط النوم الطويل أيضاً بالالتهابات وحدوث استجابة مناعية مرتبطة بكل شيء، من الاكتئاب إلى أمراض القلب. وكثير من الناس ينامون طويلاً كعادة أو نتيجة الملل.
القليل جداً من الناس، ربما أقل من 3 بالمائة، يمكنهم النوم 4 إلى 6 ساعات في اليوم من دون مشكلات. وجدت ينغ هوي فو من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، وزملاؤها، في البحث المنشور في أغسطس (آب) 2019 في مجلة Neuropsychopharmacology جيناً معيناً في العوائل التي تنام طبيعياً لفترة قصيرة. ويعتقد الفريق أن هذا المتغير الجيني يتفاعل مع البروتينات التي هي في جوهر الساعة البيولوجية، ما يسمح لنا في المستقبل أن نهندس طريقنا للنوم لفترة قصيرة من دون سلبيات.
تعويض النوم
هل يمكنني اللحاق بما أفتقده؟ تعتمد الساعة البيولوجية على الضوء للحفاظ على نمط النوم أو الاستيقاظ خلال 24 ساعة تقريباً، حسبما يقول ماثيو ووكر. ثم هناك محرك النوم أو ضغط النوم، فكلما طال وقت الاستيقاظ كلما زاد تراكم المادة الكيميائية (الإدينوسين adenosine) في الدماغ، مرسلة إشارات تزيد من رغبة الشخص للنوم، وبعد 16 ساعة لا بد لك أن تنام.
إن الاستيقاظ لمدة 24 ساعة سوف يجعل الإنسان يعاني من مستوى الضعف الإدراكي الذي يعانيه شخص احتسى الكحول، وقد يكون أكثر من الحد المسموح به من المشروبات في كثير من البلدان. كما أن قلة النوم المزمنة لها تأثير سلبي كبير، ففي إحدى الدراسات، لاحظ الباحثون أن الطلاب الذين لا ينامون أكثر من 4 ساعات في الليلة لمدة 6 ليالٍ على التوالي، تولّد لديهم ارتفاع ضغط الدم، وزيادة مستويات هرمون الإجهاد كورتيزول cortesol ومقاومة الإنسولين، وهي مقدمة لمرض السكري من النوع الثاني، وتسببت أيضاً بإنتاج نصف العدد الطبيعي من الأجسام المضادة.

الميلاتونين هرمون النوم
> تولد الأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة وأجهزة الكومبيوتر كثيراً من الضوء الأزرق ذي الطول الموجي القصير، الذي يتعارض مع إنتاج هرمون النوم «الميلاتونين» melatonin حيث إنه ينتج عادة في المساء أو في وقت متأخر من الليل. لكن استخدام الشاشات لمدة ساعتين قبل النوم يقلل من تركيز الميلاتونين بمقدار 22 في المائة. وقد يكون السبب في ذلك أن العبث في الميلاتونين يؤخر دورة النوم بأكملها. الميلاتونين هو هرمون طبيعي تصنعه الغدة الصنوبرية في الجسم. وخلال اليوم تكون الغدة غير نشطة. وعندما تغرب الشمس ويحل الظلام تبدأ الغدة في إنتاج الميلاتونين بشكل فعال، ويتم إطلاقه في الدم.
عادة، يحدث هذا نحو الساعة 9 مساء. نتيجة لذلك، ترتفع مستويات الميلاتونين في الدم بشكل حاد عندها يشعر الشخص بالنعاس. تبقى مستويات الميلاتونين في الدم مرتفعة لمدة 12 ساعة تقريباً (طوال الليل) قبل ضوء يوم جديد، عندما تعود إلى مستويات منخفضة خلال النهار في نحو الساعة 9 صباحاً. ولا يمكن اكتشاف مستويات الميلاتونين أثناء النهار.



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»