علماء يعلِّمون خلايا دماغية في طبق الاختبار بتري كيف تلعب البونغ

منذ طرحها في السوق في العام 1972، وفرت لعبة الفيديو بونغ Pong المستوحاة من لعبة كرة الطاولة ساعات من الترفيه للاعبين من جميع الأعراق والأعمار ومناحي الحياة. حالياً، بفضل فريق دولي من علماء الأعصاب، يمكن إضافة طبق اختبار بتري يحتوي على 800,000 خلية دماغية حية إلى قائمة اللاعبين تلك.

توفر الخلايا المسماة الدماغ الطبقي DishBrain، وهي ”اللاعب في طبق بتري“، دليلاً على أن خلايا الدماغ يمكن أن تُظهر علامات على السلوك الذكي، حتى عندما لا تكون جزءاً من عضو مكتمل التكوين.

لإنشاء دماغ طبقي استخدم الفريق خلايا دماغ بشرية مستقاة من خلايا جذعية، وكذلك خلايا دماغية مأخوذة من فئران جنينية. ثم نُمِّيت الخلايا في طبق اختبار بتري على نوع خاص من رقائق السيليكون موصولة بنظام يمكِّنها من تعلم لعب البونغ.

أمكن تلقيم الدماغ الطبقي إشارةً تشير إلى موقع الكرة على الشاشة من خلال الشريحة التي يقبع عليها. عندما كانت الكرة إلى اليسار، لمعت أقطاب كهربائية على يسار الشريحة، والعكس صحيح. في هذه الأثناء جرت الإشارة إلى المسافة بين الكرة والمضرب من خلال تردد الإشارة.

ثم استُخدمت مجسات كهربائية لإعطاء الدماغ الطبقي تغذية راجعة Feedback تزداد قوة كلما حُرِّك المضرب أقرب نحو الكرة.

قال البروفيسور كارل فريستون Karl Friston، خبير علم الأعصاب النظري من يونيفيرستي كوليدج لندن University College London وعضو فريق البحث: ”الجانب الجميل والرائد في هذا العمل أنه يزوِّد الخلايا العصبية بالأحاسيس – إنها التغذية الراجعة أو التعليقات – والأهم من ذلك، القدرة على التصرف ضمن عالمها“.

”اللافت للنظر أن الخلايا المزروعة تعلمت كيفية تجعل عالمها أكثر قابلية للتنبؤ من خلال التصرف بناءً عليه. هذا أمر رائع لأنه لا يمكننا تعليم هذا النوع من التنظيم الذاتي، ببساطة لأن هذه الأدمغة الصغيرة، على عكس الحيوانات الأليفة، ليس لديها فهم للمكافأة والعقاب“.

”لدينا حالياً، أفضل’صندوق اختبار‘ محاكاة حيوية يمكن أن نختبر فيه تأثيرات الأدوية والمتحورات الجينية“

في حين أن تجارب سابقة نجحت في مراقبة نشاط خلايا عصبية مركبة فوق شرائح رقيقة، فإن الدماغ الطبقي هو أول مثال على تحفيزها بطريقة ذات مغزى، كما يقول الباحثون.

قد يمكِّن الدماغ الطبقي العلماءَ من إجراء تجارب باستخدام خلايا دماغ حقيقية بدلاً من نمذجات حاسوبية عند إجراء أبحاث على الأمراض التنكسية العصبية Neurodegenerative diseases وتأثيرات الأدوية المحتملة. قال فريستون: ”إن الإمكانات التطبيقية لهذا العمل تثير الحماس حقاً: هذا يعني أنه لا داعي للقلق بشأن إنشاء ’توائم رقمية‘ لاختبار التدخلات العلاجية“.

”لدينا حالياً، من حيث المبدأ أفضل محاكاة حيوية Biomimetic توفر مساحة آمنة يمكن أن نختبر فيها تأثيرات الأدوية والمتحورات الجينية، إنه صندوق اختبار يتكون من العناصر الحاسوبية، أي العصبية، نفسها تماماً، العناصر الموجودة في دماغك وفي دماغي“.