كيف يشترك البشر والديدان والفئران في اضطرابات الحركة؟

نموذج توضيحي للكشف عن الاضطرابات المشتركة
نموذج توضيحي للكشف عن الاضطرابات المشتركة
TT

كيف يشترك البشر والديدان والفئران في اضطرابات الحركة؟

نموذج توضيحي للكشف عن الاضطرابات المشتركة
نموذج توضيحي للكشف عن الاضطرابات المشتركة

نجح علماء من كلية الدراسات العليا لعلوم وتكنولوجيا المعلومات بجامعة أوساكا اليابانية، باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي في الكشف تلقائياً عن اضطرابات الحركة المشتركة بين البشر والديدان والخنافس والفئران، وتم الإعلان عن هذا الإنجاز البحثي في العدد الأخير من دورية «نيتشر كومينيكيشن».
وتختلف المقاييس المكانية والزمانية للتنقل الحيواني بشكل كبير بين الأنواع، وهذا يعني أنه لا يمكن مقارنة البيانات بشكل مباشر بالسلوك البشري، وللتغلب على ذلك، استخدم الفريق البحثي تقنيات الذكاء الاصطناعي لتصميم شبكة عصبية لا تستطيع الربط بين شكل الحركة والأنواع، لكنها قادرة على تحديد ميزات الحركة المريضة.
وكشفت التجارب باستخدام هذه الشبكة العصبية عن ميزات الحركة المشتركة بين الديدان والفئران والبشر التي تعاني من نقص «الدوبامين»، وهو مادة كيميائية في الدماغ تساعد على نقل الإشارات من عصب لآخر، ويلعب دوراً في إثارة الحركات والاستجابات العاطفية، ويعد نقصه أحد أهم أسباب اضطرابات الحركة.
ويقول تاكاهيرو هارا، من كلية الدراسات العليا لعلوم الدماغ والباحث الرئيسي بالدراسة، في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة أوساكا أخيراً: رغم الاختلافات التطورية، فإن كل هذه الكائنات الحية غير قادرة مع نقص «الدوبامين» على الحركة مع الحفاظ على سرعات عالية أيضاً، كما أن سرعتها تكون غير مستقرة عند التسارع «معدل تغير السرعة المتجهة في فترة زمنية محددة، من حيث الاتجاه والسرعة».
وبينما أظهرت الدراسات السابقة أن نقص «الدوبامين» مرتبط باضطرابات الحركة في كل هذه الأنواع، كان هذا البحث أول مَن حدد سمات الحركة المشتركة الناتجة عن هذا النقص، ومن المثير للاهتمام أن هذه الحيوانات تظهر اضطرابات حركية مماثلة مع البشر في حالة نقص «الدوبامين» رغم اختلاف مقاييس الجسم وطرق الحركة، كما يؤكد هارا.
ويضيف: «يُظهر مشروعنا أن التعلم العميق يمكن أن يكون أداة قوية لاستخراج المعرفة من مجموعات البيانات التي تبدو مختلفة جداً بحيث لا يمكن مقارنتها من قبل الباحثين البشريين، ونتوقع أن هذا العمل سيُستخدم للعثور على سمات مشتركة أخرى للاضطرابات التي تؤثر على الأنواع البعيدة تطورياً».



الذكاء الاصطناعي يكشف عن أولى علامات سرطان الثدي

تكشف التقنية الجديدة عن تغيرات دقيقة تحدث في مجرى الدم أثناء المراحل الأولية من الورم (جامعة إدنبرة)
تكشف التقنية الجديدة عن تغيرات دقيقة تحدث في مجرى الدم أثناء المراحل الأولية من الورم (جامعة إدنبرة)
TT

الذكاء الاصطناعي يكشف عن أولى علامات سرطان الثدي

تكشف التقنية الجديدة عن تغيرات دقيقة تحدث في مجرى الدم أثناء المراحل الأولية من الورم (جامعة إدنبرة)
تكشف التقنية الجديدة عن تغيرات دقيقة تحدث في مجرى الدم أثناء المراحل الأولية من الورم (جامعة إدنبرة)

أظهرت طريقة فحص جديدة تجمع بين التحليل بالليزر والذكاء الاصطناعي إمكانية التعرف على أولى علامات الإصابة بسرطان الثدي؛ ما قد يُسهم في تحديد الإصابة في مرحلة مبكرة جداً من المرض.

وتكشف التقنية غير الجراحية التي طوّرها فريقٌ من الباحثين من جامعة إدنبرة بالتعاون مع عددٍ من باحثي الجامعات الآيرلندية، عن تغيرات دقيقة تحدث في مجرى الدم أثناء المراحل الأولية من المرض، التي لا يمكن اكتشافها بالاختبارات الحالية، وفق الفريق البحثي.

وقال الدكتور آندي داونز، من كلية الهندسة في جامعة إدنبرة، الذي قاد الدراسة: «تحدث معظم الوفيات الناجمة عن السرطان بعد تشخيصٍ متأخرٍ بعد ظهور الأعراض، لذلك يمكن لاختبارٍ جديدٍ لأنواع متعدّدة من السرطان أن يكتشف هذه الحالات في مرحلة يُمكن علاجها بسهولة أكبر».

وأضاف في بيان، الجمعة، أن «التشخيص المبكّر هو مفتاح البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل، وأخيراً لدينا التكنولوجيا المطلوبة. نحتاج فقط إلى تطبيقها على أنواع أخرى من السرطان وبناءِ قاعدة بيانات، قبل أن يمكن استخدامها بوصفها اختباراً لكثيرٍ من الأورام».

ويقول الباحثون إن طريقتهم الجديدة تُعدّ الأولى من نوعها، ويمكن أن تحسّن الكشف المبكر عن المرض ومراقبته وتمهد الطريق لاختبار فحص لأشكال أخرى من السرطان.

نتائجُ الدراسة التي نشرتها مجلة «بيوفوتونيكس» اعتمدت على توفير عيّنات الدم المستخدمة في الدراسة من قِبَل «بنك آيرلندا الشمالية للأنسجة» و«بنك برِيست كانسر ناو للأنسجة».

ويُمكن أن تشمل الاختبارات القياسية لسرطان الثدي الفحص البدني أو الأشعة السينية أو الموجات فوق الصوتية أو تحليل عينة من أنسجة الثدي، المعروفة باسم الخزعة.

وتعتمد استراتيجيات الكشف المبكّر الحالية على فحص الأشخاص بناءً على أعمارهم أو ما إذا كانوا في مجموعات معرّضة للخطر.

باستخدام الطريقة الجديدة، تمكّن الباحثون من اكتشاف سرطان الثدي في أقرب مرحلة ممكنة من خلال تحسين تقنية التحليل بالليزر، المعروفة باسم مطيافية «رامان»، ودمجها مع تقنيات التعلّم الآلي، وهو شكلٌ من أشكال الذكاء الاصطناعي.

وقد جُرّبت طرق مماثلة لفحص أنواع أخرى من السرطان، ولكن أقرب وقت يمكن أن يُكتشف فيه المرض كان في المرحلة الثانية، كما يقول الباحثون.

وتعمل التقنية الجديدة عن طريق تسليط شعاع الليزر أولاً على بلازما الدم المأخوذة من المرضى. ومن ثَمّ تُحلّل خصائص الضوء بعد تفاعله مع الدم باستخدام جهازٍ يُسمّى مطياف «رامان» للكشف عن تغييرات طفيفة في التركيب الكيميائي للخلايا والأنسجة، التي تُعدّ مؤشرات مبكّرة للمرض. وتُستخدم بعد ذلك خوارزمية التعلم الآلي لتفسير النتائج، وتحديد السمات المتشابهة والمساعدة في تصنيف العينات.

في الدراسة التجريبية التي شملت 12 عينة من مرضى سرطان الثدي و12 فرداً آخرين ضمن المجموعة الضابطة، كانت التقنية فعّالة بنسبة 98 في المائة في تحديد سرطان الثدي في مرحلة مبكرة جداً من مراحل الإصابة به.

ويقول الباحثون إن الاختبار يمكن أن يميّز أيضاً بين كلّ من الأنواع الفرعية الأربعة الرئيسة لسرطان الثدي بدقة تزيد على 90 في المائة، مما قد يُمكّن المرضى من تلقي علاج أكثر فاعلية وأكثر شخصية، بما يُناسب ظروف كل مريض على حدة.