هل وُجدت "روبوت الضفدع" للمساعدة في الرعاية الصحية المستقبلية؟

مجلة “مثير جدًا” الإسبانية، مقال بتاريخ 5 أبريل، العنوان الأصلي:
لقد أنشأوا أول روبوتات حيوية مزودة بخلايا عصبية، وهذه الروبوتات قادرة على تصنيع أدمغة ذاتية.
ماذا سيحدث عندما تتلاشى الحدود بين علم الروبوتات والبيولوجيا إلى درجة تقريبية من الاختفاء؟
هل ستولد مخلوقات اصطناعية مثل تلك في رواية “فرانكشتاين”؟
أحدث دراسة في مجال هندسة أنظمة الحياة دمجت خلايا ضفدع في جسم روبوت، لخلق “روبوت حي” يمتلك نظامًا عصبيًا خاصًا به.

مرونة الخلايا مذهلة

مؤخرًا، في ورقة نشرت في مجلة “العلوم المتقدمة” الألمانية،
استخدم باحثون من جامعة تافتس الأمريكية وجامعة هارفارد خلايا جذعية عصبية (نوع من الخلايا غير الناضجة ذات قدرة على التجدد والتمايز المتعدد الاتجاهات، ويمكن أن تتمايز إلى خلايا عصبية، وخلايا غليال النجمة، وخلايا المايلين)
لتطوير أول روبوتات حيوية ذاتية.
هذه الدراسة لا تتحدى فهمنا للروبوتات فحسب، بل تكشف أيضًا عن مرونة الخلايا:
حيث يمكن للخلايا العصبية أن تنمو وتتطور خارج الكائنات الحية الطبيعية، وتبني شبكات منطقية.

أساس بناء هذه الروبوتات الحية هو نسيج البشرة لضفدع أفريقيا.
في الحالة الطبيعية، تتكون هذه الخلايا من جلد الحيوان، وتوفر حاجز حماية.
لكن، باستخدام تقنية الشكل الاصطناعي، قام العلماء باستخراج هذه الخلايا من بيئتها الأصلية، وأعادوا تجميعها بطريقة جديدة تعمل بشكل متناسق، وتحول إلى “روبوت حي”.
الفرق الجوهري مع التجارب السابقة هو إضافة “مقطع ذكي”: الخلايا الجذعية للخلايا العصبية.
عندما تُدخل هذه الخلايا العصبية إلى جسم الروبوت الحي، يحدث عملية تجميع ذاتي تشبه الخيال العلمي.
تتطور الخلايا العصبية المزروعة تدريجيًا، وتمتد من محاور وأشواك، وتشكّل مشابك عصبية وظيفية داخل الجسم المصمم.
تستكشف الخلايا البيئة الجديدة، وتبحث عن خلايا مجاورة، وتبني شبكة من الإشارات الكهربائية، بدلاً من أن يقوم المهندسون بربطها يدويًا تحت المجهر.

الشبكة العصبية ليست مجرد زخرفة

لفهم آلية عمل الروبوت على المستوى الجزيئي، استخدم الباحثون تقنية تسمى تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA).
هذه التقنية تتيح لهم مراقبة أي من الجينات داخل خلايا الروبوت الحي تكون في حالة “تفعيل” أو نشطة في أوقات معينة.
النتائج كشفت عن اكتشاف غير متوقع تقنيًا، وأعاد التفكير في فهمنا للادراك في علم الأحياء الاصطناعي.

كشفت النتائج أن هذه الكائنات الحية تمتلك خصائص إدراكية غير متوقعة.
على الرغم من عدم وجود عيون أو هياكل رأس، إلا أن هذه الروبوتات الحية يمكنها تنشيط جينات مرتبطة بالإدراك البصري بشكل تلقائي.
يشير ذلك إلى أن الخلايا العصبية تحتفظ بذاكرة من أصلها، أو أنها، عند اكتشافها وجودها في جسم جديد، تحاول تنشيط مسارات حسية لفهم البيئة المحيطة.
وهذا يدل على أن الحياة، حتى بدون الأعضاء الحسية التقليدية، تظل تستكشف طرقًا جديدة لإدراك العالم.
وللتأكد من أن الشبكة العصبية ليست مجرد “زينة” هيكلية، استخدم فريق هارفارد وتافتس تقنية التصوير بالكالسيوم.
هذه التقنية تسمح بمراقبة إشارات كهربائية داخل الخلايا بشكل فوري.
باستخدام مؤشرات فلورية تستجيب لتدفق أيونات الكالسيوم، تمكن العلماء من ملاحظة “تواصل” الإشارات الكهربائية بين هذه الروبوتات الحية.

نظام تحكم عضلي اصطناعي محتمل

أكدت المجهر عالي الدقة وجود شبكة منطقية تعمل.
وأكد تصوير الكالسيوم وجود نبضات كهربائية متزامنة، تنسق سلوك الروبوتات الحية.
عند حدوث محفز خارجي، تؤدي نبضات الشبكة العصبية إلى استجابة الروبوتات، مما يمكنها من التفاعل مع البيئة المحيطة.
هذا “الذكاء الأساسي” يمكّن الروبوتات الحية من الحركة بطريقة تختلف عن الروبوتات البسيطة التي تفتقر إلى جهاز عصبي.

هذه الروبوتات ليست “فرانكشتاين” المختبرية، بل استكشاف لحدود الحياة.
من خلال تزويد الروبوتات الحية بنظام عصبي، يضع الباحثون أساسًا لتقنيات طبية جديدة.
في المستقبل، من المتوقع أن يُصمم أنظمة مشابهة يمكنها التنقل ذاتيًا داخل الجسم، والتعرف على تلف الأنسجة، واستخدام قدراتها البيولوجية لمعالجة الإصابات بشكل متناسق.
فهم كيف تعيد الخلايا العصبية تشكيل نفسها في بيئة اصطناعية يفتح الباب لتصميم أنظمة تحكم عضلية اصطناعية عالية الدقة.
ولادة أنظمة حياة تمتلك شبكاتها العصبية الخاصة تمثل نقطة تحول في مجال الهندسة الحيوية.
(المؤلف: سانتياغو كامبيو بروكار، ترجمة: رو Yun)