الروبوت العصبي والخطوة التالية في علم الأحياء ذاتي التنظيم.

باستخدام خلايا الضفادع، ابتكر العلماء روبوتات عصبية، كاشفين كيف ينظم الجهاز العصبي نفسه ويؤثر على سلوك الكائنات الحية.

يُظهر نموذج الروبوت العصبي المصبوغ خلايا مُهدبة حول المحيط وألياف عصبية في المركز. (المصدر: العلوم المتقدمة)

أظهرت دراسة جديدة نُشرت في المجلة الألمانية "العلوم المتقدمة" أن العلماء يخطون خطوة أخرى نحو فهم كيفية بناء الكائنات الحية لهياكل وظيفية. ويركز البحث على الروبوتات العصبية، وهي روبوتات حيوية مجهرية مصنوعة من خلايا الضفادع وتتضمن خلايا عصبية. وقد طُوّرت هذه الروبوتات من الروبوتات الغريبة، وهي نسخة سابقة من الروبوتات الحيوية كانت تفتقر إلى المكونات العصبية.

وبناءً على ذلك، ابتكر باحثون في جامعة تافتس (الولايات المتحدة الأمريكية) عام 2020 روبوتاتٍ غريبةً باستخدام خلايا الضفادع. هذه الروبوتات عبارة عن تراكيب حية مجهرية قادرة على الحركة في الماء، وإصلاح نفسها ذاتيًا، بل وتجميع خلايا فردية لتكوين روبوتات غريبة جديدة. وانطلاقًا من هذا الأساس، واصل فريق البحث في جامعة تافتس ومعهد وايس (الولايات المتحدة الأمريكية) تجاربهم بإدخال الخلايا العصبية في هذه التراكيب لمعرفة النتائج. ويُطلق على النسخة الجديدة اسم الروبوت العصبي.

أوضح فريق البحث أن هذا جزء من جهد أوسع لفهم كيفية تنظيم مجموعات الخلايا ذاتيًا في هياكل معقدة في ظل ظروف غير مواتية. وقد تكون النتائج المستخلصة مفيدة في علم الأحياء التركيبي والطب التجديدي.

لصنع هذه الروبوتات الغريبة، استخدم العلماء خلايا مأخوذة من أجنة مبكرة لضفدع زينوبوس ليفيس الأفريقي ذي المخالب. عند فصل خلايا الجلد الأولية ووضعها في طبق زراعة، تجمعت تلقائيًا لتشكل تراكيب صغيرة مستديرة مغطاة بشعيرات، قادرة على السباحة في الماء. هذه التراكيب حيوية المنشأ بالكامل، ولا تتطلب أي دعامة أو تعديل وراثي، ولها قدرة على التئام ذاتي، ويمكنها البقاء على قيد الحياة لمدة تتراوح بين 9 و10 أيام بفضل العناصر الغذائية المخزنة في الخلايا الجنينية الأصلية.

باستخدام الروبوتات العصبية، زرع فريق البحث مجموعات من الخلايا السلفية العصبية في مركز الروبوتات الحيوية أثناء تشكلها. ثم نضجت هذه الخلايا، مُكوّنةً محاور عصبية وتغصنات. وكشف الفحص المجهري أن الروبوتات العصبية قد شكلت سمات أساسية للجهاز العصبي الطبيعي. كما أكد الباحثون أن هذه الخلايا قادرة على العمل ضمن شبكات عصبية بسيطة.

بالمقارنة مع الروبوتات الحيوية الخالية من الخلايا العصبية، تتميز الروبوتات العصبية عادةً بحجمها الأكبر واستطالتها، وتُظهر أنماط حركة أكثر تعقيدًا. وعند تعرضها لدواء يؤثر على نشاط الدماغ، تُغير الروبوتات العصبية حركاتها بشكل مختلف عن الروبوتات الحيوية التقليدية. يشير هذا إلى أن الشبكة العصبية المُتشكلة حديثًا لا تقتصر على الوجود البنيوي فحسب، بل تُشارك أيضًا بشكل مباشر في تشكيل السلوك.

ومن النتائج اللافتة الأخرى النشاط الجيني غير المتوقع داخل الروبوت العصبي، بما في ذلك الجينات المرتبطة بمعالجة المعلومات البصرية والخلايا الحساسة للضوء. وبناءً على ذلك، يطرح العلماء إمكانية تفاعل الروبوتات العصبية مع الضوء في المستقبل. ورغم أن هذا البحث لا يزال في مراحله الأولى، إلا أنه يستكشف تدريجيًا كيفية تنظيم الخلايا الحية نفسها في هياكل وظيفية، مما يفتح آفاقًا جديدة في مجال التقنية الحيوية.

المصدر: https://baoquocte.vn/neurobot-va-buoc-tien-moi-cua-sinh-hoc-tu-to-chuc-385273.html