بازگرداندن قوای بینایی به افراد نابینا با کاشت ایمپلنت FlatScope در مغز

[ad_1]

قوای بینایی برای بسیاری از افراد اهمیت حیاتی دارد و از دست دادن آن به راحتی قابل‌ قبول نیست. در همین رابطه، محققان دانشگاه رایس (Rice University) آمریکا با ساخت ایمپلنت FlatScope راه‌ حلی برای این مشکل یافته‌اند.

بازیابی بینایی نابینایان آنقدرها هم ایده‌ی جدیدی نیست و از طریق روش‌هایی چون پیوند چشم عملی می‌شود، اما مشکل اصلی این روش، نبود اهداکننده کافی در مقابل جمعیت نابینایان جهان است که گاهی اوقات باعث به وجود آمدن بازار سیاه و تجارت غیر قانونی اعضا می‌شود.

ایمپلنت FlatScope علاوه بر بازگرداندن بینایی افراد، به واسطه‌ی ماهیت درون‌کاشتی مغزی‌اش، مشکلات مربوط به سایر اختلالات حسی را نیز برطرف می‌کند. FlatScope عملا یک میکروسکوپ مسطح است که پس از قرار گرفتن در مغز بیمار، توانایی نظارت و تحریک نورون‌هایی را که با فعال شدن به فلورسنت تغییر می‌کنند، دارد.

بازگرداندن قوای بینایی نابینایان با کاشت ایمپلنت FlatScope در مغز

تیم محققان دانشگاه رایس

این امکان نظارت باعث به وجود آمدن حسگرهایی می‌شود که قادرند از طریق ارسال داده‌های سمعی و بصری به مغز، حواس آسیب‌دیده و اختلال یافته‌ای مانند بینایی و شنوایی را بهبود بخشند. البته این تکنولوژی به احتمال قوی فاصله زیادی با عملی شدن دارد و برای کمک قطعی به افراد نابینا و ناشنوا هنوز آماده نیست، اما مطمئنا ساخت ایمپلنت FlatScope قدمی بزرگ در راستای بازیابی بینایی و شنوایی افراد است.

دستاورد محققان دانشگاه رایس بخشی از برنامه‌های سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا (DARPA)، برای دستیابی به رابطی عصبی با وضوح بالاست. بر اساس صحبت‌های فیلیپ الوِلدا (Phillip Alvelda)، از مدیران پروژه طراحی سیستم مهندسی عصبی (NESD) و دست‌اندرکاران پروژه ساخت ایمپلنت مغزی FlatScope، برنامه NESD از طریق افزایش ظرفیت رابط‌های عصبی پیشرفته برای به‌ کارگیری همزمان یک میلیون نورون، ارتباط دو طرفه با مغز را به ‌گونه‌ای ممکن می‌سازد که درک ما را از پیچیدگی، عملکرد و رازهای بیولوژیکی این عضو بدن عمیق‌تر می‌کند.

[ad_2]

لینک منبع

پاسخ به یکی از معماهای تکامل؛ چرا میمون ها نمی‌توانند حرف بزنند؟

[ad_1]

میمون ها از نخستی‌سانان اجتماعی هستند که با وجود هوش بالا و شباهت‌های دیگری که به ما دارند، قادر به حرف زدن نیستند؛ تحقیقات جدید دلیل این تفاوت را روشن‌تر کرده‌اند.

سال‌ها پیش فیلیپ لیبرمن (Philip Lieberman) در حال گوش دادن به برنامه‌ای رادیویی در مورد انسان‌شناسی (Anthropology) بود که به یکی از معمای تکامل، یعنی دلیل حرف نزدن میمون‌ ها، علاقه‌مند شد.

میمون رزوس (Rhesus macaque) یکی از شناخته‌شده‌ترین انواع میمون‌هاست که توانایی ایجاد سروصداهای گوناگون، از جیغ و فریاد گرفته تا خُرخُر و صداهای ملایم‌تر را دارد. شامپانزه‌ها و بونوبوها که نزدیک‌ترین اقوام ما در سیر تکامل هستند هم صداهای مختلفی تولید می‌کند؛ اما هیچ یک از این نخستی‌سانان قادر به تولید صداهای صامت و غیر صامتی که مکالمات را تشکیل می‌دهند، نیستند.

میمون رزوس (Rhesus macaque)

میمون رزوس (Rhesus macaque)

دانشمندان دو دلیل احتمالی برای این اتفاق مطرح کرده‌اند؛ ممکن است که سیستم عصبی مغز تمام نخستی‌ها به جز انسان، به اندازه کافی برای صحبت کردن پیشرفت نکرده باشد و یا این که نامناسب بودن حنجره‌ی این موجودات، قابلیت حرف زدن را از آن‌ها گرفته است.

لیبرمن که اکنون از اساتید بازنشسته‌ی رشته‌های زبان، علوم شناختی و علوم انسانی دانشگاه براون (Brown University) در ایالت رود آیلند آمریکاست، پس از مواجهه با این معما دست به کار شد؛ او و همکارانش در آزمایشی پیشگامانه که در اواخر دهه شصت و اوایل دهه هفتاد انجام شد، دلیل حرف نزدن میمون‌ها را قالب و شکل حنجره‌ی این پستانداران، اعلام کردند. بر طبق نتیجه‌گیری‌های انجام‌شده، مجرای صوتی سوپرالارینجیال (Supralaryngeal) که فضای بین برآمدگی زبان در انتهای گلو تا قسمت خاصی از دهان است، در میمون‌های رزوس به اندازه‌ی کافی بزرگ نیست. لیبرمن و همکارانش اعلام کردند که حتی اگر مغز میمون‌ها برای حرف زدن آماده‌ باشد، سیستم حنجره‌ی آن‌ها به اندازه‌ی کافی تکامل نیافته است. نتایج به دست آمده در کتاب‌های درسی هم به چاپ رسیدند.

فیلیپ لیبرمن-Philip H. Lieberman

پروفسور فیلیپ لیبرمن

تِکامسه فیچ (Tecumseh Fitch)، از استادان بیولوژی شناختی دانشگاه وین، در همین رابطه می‌گوید که باور ارتباط عدم وجود توانایی تکلم در میمون‌ها با شکل مجرای صوتیشان، در میان تمامی متخصصین تکاملِ گفتاری پذیرفته نیست؛ در حالی که زیست شناسان، انسان‌شناس‌ها و روانشناسان بسیاری این توجیه علمی را پذیرفته‌اند و هنوز به آن استناد می‌کنند.

اما موضوع صحبت کردن میمون‌ها که زمانی به عنوان معمایی حل‌شده قلمداد می‌شد، به تازگی، مجددا به بحثی داغ در میان دانشمندان تبدیل شده است؛ در ماه دسامبر، فیچ و همکارانش مقاله‌ای را در ژورنال Science Advances منتشر کردند که عنوان آن چنین بود: «مجرای صوتی میمون‌ها برای صحبت کردن آماده است». در هفته گذشته هم گزارش‌هایی از پاسخ لیبرمن به مقاله‌ی چاپ‌شده و جواب فیچ و همکاران به صحبت‌های لیبرمن در همان ژورنال به چاپ رسید.

تِکامسه فیچ-W. Tecumseh Fitch

پروفسور تِکامسه فیچ

در مقاله‌ی چاپ‌شده از تحقیق لیبرمن بر روی میمون رزوس که در سال 1969 در ژورنال Science به چاپ رسید، اینگونه آمده است:

با بررسی میمون رزوس متوجه محدودیت‌های آناتومی این حیوان شدیم.

محققان برای رسیدن به این نتیجه قالبی گچی از گلوی میمونی که به دلایل طبیعی مرده بود، ساختند. زبان یک میمون زنده هم که تحت تاثیر داروی آرام‌بخش بود، موردبررسی قرار گرفت و با ثبت حالت‌هایی که زبان این حیوان قادر به قرار گرفتن در آن‌ها بود، دامنه‌ی صوتی میمون رزوس اندازه‌گیری شد؛ تمامی اطلاعات نشان دادند که این گونه‌ی جانوری قادر به تلفظ حروف صداداری مانند ای کشیده (E) نیست. این حرف در بسیاری از زبان‌ها پر استفاده است.

در ادامه تحقیق لیبرمن، تصاویر اشعه ایکس از حنجره‌ی نوزاد انسان که در ابتدای تولد زبانی مانند میمون‌ها دارد، تهیه شد. زبان انسان پس از شروع فرآیند رشد، به سمت داخل گلو جابجا شده و باعث ایجاد مهارت صحبت کردن می‌شود.

به علاوه، لیبرمن در تحقیق خود ادعا کرد که مجرای صوتی نئاندرتال‌ها هم شبیه به نوزاد انسان بوده است. طبق اظهارات او، نئاندرتال‌ها با وجود داشتن توانایی محدودی برای صحبت کردن، نمی‌توانستند که به وضوح حرف بزنند.

لیبرمن که از دهه‌ی هشتاد تحقیقاتش را بر روی مغز نخستی‌سان‌ها متمرکز کرد، از سال 1968 اظهار کرده بود که هیچ یک از این پستان داران به جز انسان، توانایی مغزی برای شکل دادن به مکالمات پیچیده را ندارند.

این در حالی است که در دسامبر 2016، تیمی متشکل از زیست‌شناسان شناختی و انسان‌شناس‌ها با استفاده از تجهیزات پیشرفته، آزمایش‌های لیبرمن را تکرار کردند. تِکامسه فیچ که زمانی از دانشجویان لیبرمن بود هم در این تیم تحقیقاتی حضور داشت؛ اما نکته‌ی اصلی در تکرار آزمایش، افزودن تصاویر اشعه ایکس از میمون‌های رزوس زنده، در هنگام غذا خوردن یا سروصدا کردن، بود. بارت دِ بوئر (Bart de Boer)، از نویسندگان تحقیق سال 2016 و یکی از متخصصان تکامل گفتاری دانشگاه وریج بروکسل، در همین رابطه می‌گوید:

در این آزمایش داده‌های بیشتری در مقایسه با حالتی که از قالب‌های گچی یا سیلیکونی استفاده شده بود، به دست آمد. این اطلاعات نشان دادند که مجاز صوتی میمون رزوس قابلیت تولید رنج بیشتری از صداها را دارد.

این محققان با استفاده از 99 عکس اشعه ایکس از گلوی میمون رزوس، فضای سه بعدی گلو و دهان حیوان را شبیه‌سازی کردند و با بررسی جریان هوا در این فضا، گستره‌ای فرضی از اصوات گفتاری که میمون‌ها تولید می‌کنند را به دست آوردند. بر طبق این اطلاعات، نتیجه شد که پتانسیل آوایی میمون رزوس هشت برابر بیشتر از آن چیزی است که در سال 1969، اعلام شده بود.

پاسخ به یکی از معماهای تکامل؛ چرا میمون ها نمی‌توانند حرف بزنند؟

دانشمندان به کمک مدل شبیه‌سازی شده جمله «آیا با من ازدواج می‌کنی؟» را از دهان میمون رزوس ابراز کردند. کلمات تولیدشده غیرمعمول و شبیه به صدای شخصیت «گالوم» از سری فیلمهای ارباب حلقه‌ها بودند؛ اما در عین حال با شنیدن صوت، شنونده به خوبی از منظور مطلع می‌شد.

از همه مهم‌تر اثبات شد که میمون رزوس قادر به تلفظ حروف صدادار «اَ»، «اِ»، «آ» و «ای» است. بوئر در همین رابطه اظهار کرد که رنج صداهایی که پیش از این توانایی تولید آن‌ها به میمون‌ها نسبت داده می‌شد، بسیار محدود بوده است و برای یافتن سر منشا به وجود آمدن توانایی صحبت کردن در سیر تکامل باید تحقیقات آینده را بر روی تکامل شناختی متمرکز کرد. بر طبق صحبت‌های بوئر بازخوردها و نظرات‌ دریافت شده از طرف متخصصان تکامل (به جز لیبرمن)، در مورد نتایج تحقیق، مثبت و دلگرم‌کننده بوده‌اند. او در ادامه می‌گوید:

در سال‌های گذشته ایده‌ی مهم‌تر بودن نقش توانایی‌های ادراکی نسبت به شکل آناتومی صوتی، در میان متخصصان تکامل بیشتر موردتوجه قرار گرفته بود.

این در حالی است که لیبرمن از مقاله‌ی سال 2016 به عنوان سلسله اشتباهاتی که به منظور گمراهی مسیر علم انجام شده‌اند، یاد کرد و نتایج به دست آمده را به‌عنوان تاییدی بر تحقیقات خود قلمداد نمود. طبق اظهارات او گفتار شبیه‌سازی شده نشان می‌دهد که میمون‌ها قادر به تلفظ حرف «ای» کشیده، مانند کلمات دیدن یا پریدن، نیستند و حروف صدادار «او» و «آ» را هم به سختی تلفظ می‌کنند؛ ای کشیده در میان حروف صدادار جایگاه ویژه‌ای دارد و بر اساس مطالعات انجام‌شده، سایز مجرای صوتی افراد را می‌توان برای اساس ای کشیده‌ای که تلفظ می‌کنند، تخمین زد.

لیبرمن می‌گوید که صدای ای کشیده به سادگی قابل تشخیص است و تنها یک راه برای تلفظ آن در مجرای صوتی انسان وجود دارد. این در حالی است که حروف صدادار دیگر را به روش‌های مختلفی می‌توان تلفظ کرد. برای تلفظ این حرف صدادار انسان‌ها زبان خود را به سمت بالا و جلوی دهان جابجا می‌کنند و در عین منقبض کردن فضای جلوی دهان، حفره‌ای به نسبت ده به یک را بر روی حنجره ایجاد می‌کنند. اما نخستی‌سانان دیگر مانند میمون‌ها به دلیل صاف بودن زبان، قادر به این کار نیستند. همچنین، با شنیدن تلفظ ای کشیده افراد می‌توانند طول مجرای صوتی گوینده را تخمین بزنند و از منظور طرف مقابل با خبر شوند.

پاسخ به یکی از معماهای تکامل؛ چرا میمون ها نمی‌توانند حرف بزنند؟

بوئر با قبول اینکه ای کشیده مختص صحبت کردن انسان‌هاست، اظهار کرد که ممکن است میمون‌ها روش دیگری برای با خبر شدن از سایز مجرای صوتی داشته باشند. فیچ هم می‌گوید که اهمیت ای کشیده هنوز جای بحث دارد و تمامی کارشناسان بر روی جایگاه این حرف صدادار هم‌نظر نیستند. هردوی این دانشمندان در آخرین گزارش خود اهمیت ای کشیده را زیر سوال برده‌اند که این امر از نظر لیبرمن قابل قبول نبوده است. کارشناسان دیگری مانند آنا بارنی (Anna Barney)، مهندس آکوستیک پزشکی از دانشگاه ساوت‌همپتون انگلستان هم با نظر بوئر و فیچ موافق هستند.

لیبرمن در جدیدترین اظهارنظر خود در مورد مقاله‌ی فیچ، به نقل قولی از چارلز داروین در مورد وضعیت مخصوص و نسبتا خطرناک نای انسان در هنگام غذا خوردن اشاره کرده است؛ طبق صحبت‌های لیبرمن نخستی‌سانان دیگر چینش آناتومی متفاوتی دارند و به همین دلیل، رنج اصوات تولیدی توسط انسان بیشتر است. البته این مزیت گفتاری احتمال خفگی در هنگام غذا خوردن را هم افزایش می‌دهد.

بوئر در جواب می‌گوید که هدف اصلی اثبات این موضوع بود که شکل مجرای صوتی میمون‌ها مانع گفتار ابتدایی و بدوی این موجودات نمی‌شود؛ بنابراین ممکن است که توانایی‌های گفتاری قبل از تغییر سیستم حنجره و در زمانی که اجداد ما مجرای صوتی شبیه به میمون‌ها داشتند، شکل گرفته باشد.

بحث بر سر این موضوع هم چنان ادامه دارد، اما مهم‌ترین نکته تلاش دانشمندان برای روشن‌تر کردن مسیر تکامل انسان است که از طریق رقابت و تحقیقات آکادمیک و به صورت اصولی و علمی صورت می‌گیرد.

[ad_2]

لینک منبع

مبارزه با بیماری‌ ها و پیشرفت علم پرورش اعضا مصنوعی با ساخت قلب مینیاتوری انسان از قلب موش

[ad_1]

آزمایش داروهای جدید بر روی حیوانات یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای تایید کارآمدی داروهاست؛ در همین رابطه محققان با ساخت قلب مینیاتوری انسان از قلب موش، بازدهی این روش را به میزان زیادی افزایش داده‌اند.

استفاده از مدل‌های مصنوعی اعضا یا آزمایش بر روی ارگان‌های حیوانات برای کسب اطمینان از صلاحیت داروهای جدید ساخته‌شده، همیشه ثمربخش نیست، چرا که با وجود شباهت‌های زیاد میان اعضای حیوانات و اندام انسان، همچنان تفاوت‌های عمده‌ای وجود دارند که از تعمیم نتایج آزمایش‌ها به صورت صددرصدی، به انسان‌ها جلوگیری می‌کنند. اما به تازگی، دانشمندان توانسته‌اند با دستیابی به تکنیکی خاص و تبدیل قلب موش‌ به نمونه‌ی کوچکی از قلب انسان، باعث پیشرفت فرآیند آزمایش بر روی اعضا مصنوعی و مدل‌های ساختگی شوند و نتایج قابل‌اعتمادتری را به دست آورند.

مبارزه با بیماری‌ها و پیشرفت علم پرورش اعضا مصنوعی با ساخت قلب مینیاتوری انسان از قلب موش

برای شبیه‌ سازی قلب مینیاتوری انسان با استفاده از قلب موش، پس از جداسازی این ارگان از بدن حیوان، فرآیندی به نام کانولاسیون ۴ جریانی (4Flow cannulation) آغاز می‌شود. از طریق این فرآیند می‌توان مایعات مخصوص را در آئورت، سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌های قلب وارد کرد و در عین حال، جریان طبیعی و گردش کامل مایعات را حفظ نمود. مایعات مورداستفاده در فرآیند به ‌گونه‌ای هستند که سلول‌های موش را از قلب خارج کرده و با حفظ ماتریس پوششی قلب، ساختار این عضو را دست‌نخورده باقی می‌گذارند. سپس سلول‌های انسان افزوده می‌شوند؛ این سلول‌ها به ماتریس پوششی متصل شده و با جایگزینی سلول‌های موش، باعث شکل‌گیری قلب مینیاتوری انسان می‌شوند.

در طول سال‌های گذشته، اعضای مینیاتوری دیگری نیز با استفاده از سلول‌های بنیادی و به منظور آزمایش داروهای جدید و تحقیق بر روی بیماری‌های مختلف پرورش داده شده‌اند؛ اعضایی مانند کلیه، ریه و کبد که همانند قلب مینیاتوری، با هدف اصلی پرورش ارگان‌های مختلف در ابعاد واقعی برای پیوند اعضا ساخته شده‌اند. همچنین پرورش نمونه‌های کوچکی از مغز برای بررسی عملکرد سیستم عصبی انسان هم در گذشته موفقیت‌آمیز بوده است.

نتایج تحقیقات انجام‌شده به تازگی در کنفرانس BCVS 2017 انجمن قلب آمریکا (AHA)، به صورت رسمی بررسی شده‌اند.

[ad_2]

لینک منبع