انقلابی بزرگ در آینده هوش مصنوعی و درمان آلزایمر با یک کشف جدید

به گزارش مجله خبری نگار/برنا - برای دهه‌ها، دانشمندان بر این باور بودند که تنها نورون‌ها، معماران اصلی افکار و حافظه در مغز انسان هستند؛ اما اکنون پژوهشی تازه این دیدگاه را به چالش کشیده و نشان می‌دهد که نوعی دیگر از سلول‌های مغزی — که اغلب نادیده گرفته می‌شدند — ممکن است نقشی کلیدی در ظرفیت حافظه مغز ایفا کنند.

این مطالعه که در ماه مه در نشریه معتبر PNAS منتشر شده است، نشان می‌دهد که سلول‌هایی به نام آستروسیت‌ها ممکن است از طریق معماری شبکه‌ای تازه کشف‌شده، عامل اصلی ظرفیت بالای مغز در ذخیره‌سازی اطلاعات باشند.

آستروسیت‌ها سلول‌هایی ستاره‌شکل هستند که وظایف نگهدارنده متعددی در مغز انجام می‌دهند؛ از جمله پاکسازی ضایعات سلولی، تأمین مواد مغذی برای نورون‌ها، و تنظیم جریان خون. این سلول‌ها همچنین دارای ساختار‌های شاخه‌مانند نازکی به نام «پروسس» (processes) هستند که اطراف محل اتصال نورون‌ها به یکدیگر — یعنی سیناپس‌ها — را می‌پوشانند. این تعامل سه‌جانبه بین دو نورون و یک آستروسیت، به «سیناپس سه‌گانه» یا tripartite synapse معروف است.

لئو کُزاچکوف، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکترای موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در زمان انجام تحقیقپپ (که اکنون به‌عنوان پژوهشگر پُست‌دکترا در مرکز تحقیقات آی‌بی‌ام (IBM Research) در نیویورک فعالیت دارد) درباره عملکرد این سلول‌ها می‌گوید: «می‌توان آستروسیت را شبیه یک اختاپوس با میلیون‌ها بازو تصور کرد. سر این اختاپوس، بدن سلول است و بازو‌ها همان 'پروسس‌ها' هستند که به اطراف سیناپس‌های نزدیک پیچیده‌اند.»

به گزارش livescience برخلاف نورون‌ها، آستروسیت‌ها سیگنال‌های الکتریکی منتقل نمی‌کنند. در عوض، این سلول‌ها از طریق سیگنال‌دهی کلسیمی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند؛ فرآیندی که طی آن، امواجی از ذرات باردار کلسیم درون سلول و میان سلول‌ها جریان می‌یابد. پژوهش‌های پیشین نشان داده‌اند که آستروسیت‌ها در واکنش به فعالیت‌های سیناپسی، سطح داخلی کلسیم خود را تغییر می‌دهند. این تغییرات می‌توانند باعث ترشح پیام‌رسان‌های شیمیایی در سیناپس از سوی آستروسیت شوند.

کُزاچکوف توضیح می‌دهد: «این پروسس‌ها مانند رایانه‌های کوچکِ کلسیمی عمل می‌کنند. آنها اطلاعات رد و بدل‌شده در سیناپس را شناسایی می‌کنند، آن را به دیگر پروسس‌ها منتقل کرده و بازخورد دریافت می‌کنند.» در نهایت این «زنجیره‌ی ایمیلیِ درون‌سلولی» به نورون‌ها بازمی‌گردد و آنها نیز سطح فعالیت خود را مطابق با آن تنظیم می‌کنند.

با این حال، محققان هنوز به طور دقیق نمی‌دانند که آستروسیت‌ها چگونه اطلاعات دریافتی از نورون‌ها را پردازش می‌کنند و چه محاسباتی در این میان صورت می‌گیرد. اما یافته‌های این پژوهش، پنجره‌ای نو به درک بهتر از عملکرد مغز، و نیز توسعه الگوریتم‌های هوش مصنوعی و درمان‌های بالقوه برای بیماری‌هایی، چون آلزایمر گشوده‌اند.