مايو وأبحاث جوجل يطوران خوارزمية ذكاء اصطناعي جديدة لتحسين أجهزة تنبيه الدماغ لعلاج الأمراض

مدينة روتشستر، ولاية مينيسوتا- بالنسبة لملايين الأشخاص المصابين بالصرع واضطرابات الحركة، مثل مرض باركنسون، يعمل التنبيه الكهربائي للدماغ على توسيع إمكانيات العلاج. في المستقبل، قد يساعد التنبيه الكهربائي المصابين بأمراض نفسية وإصابات الدماغ المباشرة، مثل السكتة الدماغية. قام علماء مايو كلينك وأبحاث جوجل بتطوير خوارزمية ذكاء اصطناعي جديدة للمساعدة في فهم مناطق الدماغ التي تتفاعل مباشرة مع بعضها البعض، والتي بدورها قد تساعد في توجيه وضع الأقطاب الكهربائية لأجهزة التنبيه لمعالجة أمراض الدماغ الشبكية. قد تساعد هذه الخوارزمية في علاج المرضى المصابين من الصرع واضطرابات الحركة، مثل مرض باركنسون، والأمراض النفسية كالوسواس القهري والاكتئاب.

إن دراسة كيفية تفاعل شبكات الدماغ مع بعضها البعض أمر معقد. يمكن استكشاف شبكات الدماغ من خلال توصيل نبضات قصيرة من التيار الكهربائي في منطقة واحدة من دماغ المريض أثناء قياس استجابات الجهد في مناطق أخرى. من حيث المبدأ، يُفترض أن يكون المرء قادرًا على استنتاج بنية شبكات الدماغ من خلال هذه البيانات. لكن، مع بيانات العالم الحقيقي، تكون المشكلة صعبة لأن الإشارات المسجلة معقدة، ويمكن إجراء قدر محدود من القياسات فحسب.

ولتسهيل إدارة المشكلة، طوّر باحثو مايو كلينك مجموعة من النماذج، أو وجهات النظر، التي تبسط المقارنات بين تأثيرات التنبيه الكهربائي على الدماغ. نظرًا لعدم وجود تقنية حسابية لوصف كيف تتلاقى مجموعات المعلومات في مناطق الدماغ البشري في الدراسات العلمية السابقة، فقد تعاون فريق مايو مع خبير دولي في خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتطوير نوع جديد من الخوارزميات يسمى "تحديد منحنى المظهر الأساسي".

في دراسة نُشرت في مجلة علم الأحياء الحسابي بي إل أوه إس، وُضعت مصفوفة أقطاب كهربية لعمل مخطط كهربية القشرة لمريض مصاب بورم في المخ لتحديد موضع النوبات الـمَرَضية ورسم خريطة لوظائف الدماغ قبل إزالة الورم. ونتج عن كل تفاعل لقطب كهربائي مئات إلى آلاف النقاط الزمنية ليتم دراستها باستخدام الخوارزمية الجديدة.

يقول كاي ميلر، دكتور الطب، الحاصل على الدكتوراه، جراح الأعصاب في مايو كلينك، والمؤلف الأول للدراسة: "تظهر النتائج التي توصلنا إليها أن هذا النوع الجديد من الخوارزميات قد يساعدنا على فهم مناطق الدماغ التي تتفاعل بشكل مباشر مع بعضها البعض، وهذا بدوره قد يساعد في توجيه وضع الأقطاب الكهربائية لأجهزة التنبيه لمعالجة أمراض الدماغ الشبكية. مع ظهور هذه التقنية الجديدة، فإن هذا النوع من الخوارزميات قد يساعد في علاج المرضى المصابين بالصرع، واضطرابات الحركة مثل مرض باركنسون، والأمراض النفسية مثل اضطراب الوسواس القهري والاكتئاب".

"ربما تكون البيانات العصبية حتى الآن هي البيانات الأصعب والأكثر إثارة عند القيام بالنمذجة بالنسبة لباحثي الذكاء الاصطناعي"، كما يقول كلاوس-روبرت مولر، الحاصل على الدكتوراه، مؤلف مشارك في الدراسة، وعضو في فريق أبحاث جوجل على الدماغ. الدكتور مولر هو المدير المشارك لـ معهد برلين لأُسُس التعلم والبيانات ومدير مجموعة التعلم الآلي - وكلاهما في جامعة برلين التقنية.

في الدراسة، قدَّم المؤلفون حزمة أكواد قابلة للتنزيل حتى يتمكن الآخرون من استكشاف التقنية. "إن مشاركة الرموز المطوَّرة جزء أساسي من جهودنا للمساعدة في إعادة إنتاج البحوث"، كما تقول دورا هيرميس، الحاصلة على الدكتوراه، مهندسة الطب الحيوي في مايو كلينك، والمؤلفة الرئيسية.

###

نبذة عن مايو كلينك

مايو كلينك هي مؤسسة غير ربحية تلتزم بالابتكار في الممارسات السريرية والتعليم والبحث وتوفير التعاطف والخبرة لكل مَن يحتاج إلى الاستشفاء والرد على استفساراته. لمعرفة المزيد من أخبار مايو كلينك، تفضَّل بزيارة شبكة مايو كلينك الإخبارية. للحصول على معلومات حول فيروس كورونا المستجد (كوفيد-19)، بما في ذلك أداة تتبع خريطة فيروس كورونا في مايو كلينك، التي لديها توقعات لمدة 14 يومًا حول توجهات فيروس كورونا المستجد (كوفيد-19)، تفضل بزيارة مركز مايو كلينك لموارد فيروس كورونا المستجد (كوفيد-19).