1393 / 10 / 10، 02:30 عصر
در سال 2014 شاهد دستاوردها و موفقیت های بسیاری در زمینه علمی و پزشکی از جمله شناخت و درمان دیابت و قطع نخاع و همچنین نشاندن ربات کاوشگر بر روی یک دنباله دار بودیم. به گزارش"انجمن آرپی، لبر و اشتارگات در ایران" به نقل از بی بی سی، سال ۲۰۱۴ از نظر دستاوردهای علمی و پزشکی سالی پرهیجان و پربار بوده است و در آن شاهد تحولات زیادی بودیم، از پیشرفت‌هایی نویدبخش در شناخت و درمان دیابت و قطع نخاع گرفته تا نشاندن ربات کاوشگر بر روی یک دنباله‌دار. مروری می کنیم بر برخی از مهمترین دستاوردهای این سال.
*روزتا
یکی از بزرگترین دستاوردهای بشر نه تنها در سال ۲۰۱۴ بلکه در دهه‌های اخیر قلمداد می شود که اطلاعاتی بسیار با ارزش درباره دنباله‌دارها و همچنین درباره منظومه شمسی فراهم کرده است. به سال کار و انتظار برای نشاندن یک کاوشگر در فاصله ۴۸۰ میلیون کیلومتری بر روی دنباله‌داری که فقط چهار کیلومتر عرض دارد و با سرعت ۱۴۰ هزار کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند سرانجام با موفقیت به بار نشست.
*خون جوان برای درمان پیری
در سالهای آینده ممکن است تزریق خون کاربرد تازه‌ای پیدا کند: رفع عوارض پیری.به گفته محققان، اکنون شواهد به قدر کافی محکم هستند که آزمایش و به کارگیری آن را در انسان موجه کند: "چیزی در خون جوان وجود دارد که می تواند نقایص مغز پیر را برطرف کند. در یکی از این تحقیقات که کار مشترک دانشگاه‌های کالیفرنیا و استنفورد بود، تزریق خون موش‌های جوان به موش‌های پیر، توانایی موش‌های پیر را در یاد‌آوری و یادگیری افزایش داد و قدرت و استقامت عضلانی موش‌های پیر را بیشتر کرد. محققان در خون موش های جوان پروتئینی یافتند به نام GDF11 که قدرت و استقامت سلول های عضلانی در موش های پیر را بیشتر می کند، تکثیر نورون‌ها (سلول عصبی) را در مغز افزایش می‌دهد و گردش خون را در مغز بهتر می کند. در تحقیقی دیگر پلاسمای خون موش های جوان باعث بهبود حافظه فضایی (spatial memory) در موش های پیر شد.
*ربات‌های هماهنگ
چند گروه تحقیقاتی در سال ۲۰۱۴ موفق شدند بدون نیاز به نظارت انسانی، تعداد بسیار زیادی ربات را به صورتی هماهنگ و هدفمند به کار بگیرند. در یکی از این تحقیقات صدها ربات ریز که با الهام از موریانه‌ها ساخته شده بودند توانستند بدون نظارت انسان، ساختمان بسازند. در کارآزمایی دیگری که خودسازماندهی این رباتها را بهتر به نمایش گذاشت، ده کوادکوپتر (Quadcopter: پهپاد مینیاتوری)، در آرایشی خاص، همزمان پرواز کرده و با تبادل رادیویی اطلاعاتی مثل سرعت و فاصله، نه تنها با هم برخورد نکردند بلکه توانستند در طول پرواز، خود را در آرایش های مختلف قرار دهند.
*چیپ‌های کامپیوتری به مثابه سلول مغز
مهندسی نورومورفیک در سال ۲۰۱۴ پیشرفت قابل ملاحظه ای داشت. هدف این شاخه مهندسی تولید چیپ های کامپیوتری است که توان پردازش حجم عظیمی از اطلاعات را داشته باشند و بتوانند کارهای پیچیده انجام دهند. اکنون متخصصان این رشته برای اولین بار با الگو گرفتن از کارکرد مغز، چیپ های نورومورفیکی را ساخته‌اند که مانند سلول های مغز اطلاعات را پردازش می‌کنند. علاوه بر این، پروژه مغز انسان، پروژه ده سالهای که از سال گذشته راه اندازی شده، قصد دارد نقشه مغز انسان را کامل کند. پژوهشگران در این پروژه انواع سلول های عصبی مغز، کارکرد و ارتباطات این سلول ها با یکدیگر را شناسایی خواهند کرد.
*خلاقیت بشر قدیمی است
نقاشی هایی که بر دیوار غاری در سولاوسی اندونزی کشف شد و حداقل 40 هزار سال قدمت دارد دانشمندان را به تفکری تازه درباره تاریخ تکامل مغز بشر واداشته است. تا پیش از این تصور می شد که اروپا محل قدیمی ترین غارنگاره‌ها است. اما وقتی قدمت این غارنگاره‌ها به دقت تعیین و معلوم شد که آنها ۳۹ هزار سال عمر دارند، دانشمندان شگفت زده شدند. این امر نشان داد که خلاقیت، نه در یک نقطه از دنیا، بلکه در نقاط مختلف کره زمین دیده می‌شده است.
*دستکاری خاطرات
محققان موفق شدند سلول هایی را در مغز شناسایی کنند که یک خاطره خاص را رمزگذاری و ثبت می کنند. آنچه این تحقیق را هیجان انگیزتر کرد این بود که محققان نشان دادند با دستکاری سلول های خاص می توان خاطره‌ای تازه ایجاد کرد بدون اینکه چنین اتفاقی اصلا افتاده باشد. با استفاده از روشی به نام اپتوژنتیک، محققان از ویروس ها استفاده می‌کنند و در نورون های مغز، مولکولهای حساس به نور قرار می دهند، به این ترتیب در فعالیت مغز تغییر ایجاد می شود. با این روش، محققان نه تنها توانستند خاطرات موجود را پاک کنند، بلکه موفق شدند خاطرات کاذبی هم بجای آنها ایجاد کنند. آنها حتی توانستند تاثیر عاطفی خاطره را از خاطره بد به خوب یا برعکس تغییر دهند.
*پیشرفت‌های قابل توجه در درمان فلج نخاعی
برای اولین بار مردی که در اثر ضربه چاقو از کمر به پایین فلج شده بود، با تزریق سلول‌های بویایی به نخاع، توانست راه برود. او که در چهار سال گذشته کاملا از کمر به پایین فلج بود اکنون از زانو به پایین حس دارد و بخشی از حرکت پا، کارکرد روده و مثانه و همچنین تا حدی کارکرد جنسی او برگشته است. به جز استفاده از سول‌های بنیادی، راههای دیگری هم امید به درمان ضایعات نخاعی را افزایش داده است. تا به حال چهار بیمار قطع نخاعی با استفاده از تحریکات الکتریکی که مستقیما به نخاع وارد می شود توانسته اند بخشی از حرکت و حس خود را بازیابی کنند. در این روش، یک تحریک کننده الکتریکی را به زیر قسمتی از نخاع که آسیب دیده، پیوند می زنند. این تکانه‌های الکتریکی اعصاب زیر قسمت آسیب دیده را تحریک می کنند و به مرور زمان، آنها فعالیت خود را از سر می‌گیرند.
*الفبای ژنتیکی تازه
در سال ۲۰۱۴ دانشمندان موفق شدند بازهای آلی تازه‌ای را در آزمایشگاه تولید کنند و راه را برای رمزگذاری ژنتیکی تازه باز کنند. علاوه بر این، آنها با تولید یک جفت باز آلی تازه که مشابه آن در طبیعت وجود ندارد، ارگانیسم جدیدی را در آزمایشگاه تولید کردند. این ارگانیسم می تواند این بازها را بازتولید کند، به شرط آنکه مولکول های پایه مورد نیاز برای ساختن آن فراهم باشد.
*تولید سلول‌های سازنده انسولین از سلول های بنیادی
محققان دانشگاه هاروارد روشی را یافتند تا میلیون‌ها سلول بتای پانکراس را در آزمایشگاه تولید کنند. این سول‌ها "قند خون را اندازه گرفته و مقدار انسولین مورد نیاز را ترشح می کنند." پیوند این سلول‌ها به موش ها نشان داد که سلول‌های تولید کننده انسولین در حال شکل گرفتن هستند. در پژوهشی دیگر، محققان تغییراتی در سلول پوست موش ایجاد کردند و آنها را به سلول هایی تبدیل کردند که می توانند به سلول بتای پانکراس تبدیل شوند. پیوند این سلول ها به موش ها، قند خون آنها را پایین آورد و باعث شد سول‌های بتا عملکرد بهتر و موثرتری در ترشح انسولین از خود نشان بدهند. علاوه بر این، در سال ۲۰۱۴، با استفاده از یک تلفن هوشمند، پانکراس مصنوعی برای مبتلایان به دیابت نوع اول ساخته شد. این حسگر در پوست فرد مبتلا به دیابت کار گذاشته می شود که قند خون را مرتب اندازه گرفته و نتیجه را به تلفن ارسال می کند.
*نانوماهواره
نانوماهواره‌ها، ماهواره هایی کوچک، به شکل مکعب هایی به طول و عرض و ارتفاع ده سانتی متر و به وزن تقریبی یک و نیم کیلوگرم هستند. آنها بسیار ارزان هستند و با استفاده از قطعات بی مصرف و دور انداختنی ساخته می‌شوند.این ماهواره های مینیاتوری که در کنار ماهواره های معمولی به فضا پرتاب می شوند، امکان کارهای تحقیقاتی با هزینه و تدارکات اندک را برای گروه های تحقیقاتی مهیا کرده است.
*دست مصنوعی با حس لامسه
برای اولین بار دانشمندان یک دست مصنوعی را به مدت یک ماه به بازوی یک مرد دانمارکی که دستش قطع شده بود وصل کردند و این مرد توانست دوباره حس لامسه پیدا کند. این مرد توانست با کمک این دست مصنوعی، بدون استفاده از بینایی، اشیا را بگیرد و بردارد؛ البته این دست مصنوعی تمام قابلیت های دست طبیعی را ندارد و نمی‌تواند گرمی و سردی اشیا را حس کند. حسگرهای این دست مصنوعی ابتدا اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری می‌کنند. سپس الگوریتم‌های کامپیوتری این اطلاعات را به تکانه‌های (ایمپالس) الکتریکی تبدیل می کنند به نحوی که این تکانه ها برای اعصاب قابل شناسایی و درک باشند.
*روزتا
یکی از بزرگترین دستاوردهای بشر نه تنها در سال ۲۰۱۴ بلکه در دهه‌های اخیر قلمداد می شود که اطلاعاتی بسیار با ارزش درباره دنباله‌دارها و همچنین درباره منظومه شمسی فراهم کرده است. به سال کار و انتظار برای نشاندن یک کاوشگر در فاصله ۴۸۰ میلیون کیلومتری بر روی دنباله‌داری که فقط چهار کیلومتر عرض دارد و با سرعت ۱۴۰ هزار کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند سرانجام با موفقیت به بار نشست.
*خون جوان برای درمان پیری
در سالهای آینده ممکن است تزریق خون کاربرد تازه‌ای پیدا کند: رفع عوارض پیری.به گفته محققان، اکنون شواهد به قدر کافی محکم هستند که آزمایش و به کارگیری آن را در انسان موجه کند: "چیزی در خون جوان وجود دارد که می تواند نقایص مغز پیر را برطرف کند. در یکی از این تحقیقات که کار مشترک دانشگاه‌های کالیفرنیا و استنفورد بود، تزریق خون موش‌های جوان به موش‌های پیر، توانایی موش‌های پیر را در یاد‌آوری و یادگیری افزایش داد و قدرت و استقامت عضلانی موش‌های پیر را بیشتر کرد. محققان در خون موش های جوان پروتئینی یافتند به نام GDF11 که قدرت و استقامت سلول های عضلانی در موش های پیر را بیشتر می کند، تکثیر نورون‌ها (سلول عصبی) را در مغز افزایش می‌دهد و گردش خون را در مغز بهتر می کند. در تحقیقی دیگر پلاسمای خون موش های جوان باعث بهبود حافظه فضایی (spatial memory) در موش های پیر شد.
*ربات‌های هماهنگ
چند گروه تحقیقاتی در سال ۲۰۱۴ موفق شدند بدون نیاز به نظارت انسانی، تعداد بسیار زیادی ربات را به صورتی هماهنگ و هدفمند به کار بگیرند. در یکی از این تحقیقات صدها ربات ریز که با الهام از موریانه‌ها ساخته شده بودند توانستند بدون نظارت انسان، ساختمان بسازند. در کارآزمایی دیگری که خودسازماندهی این رباتها را بهتر به نمایش گذاشت، ده کوادکوپتر (Quadcopter: پهپاد مینیاتوری)، در آرایشی خاص، همزمان پرواز کرده و با تبادل رادیویی اطلاعاتی مثل سرعت و فاصله، نه تنها با هم برخورد نکردند بلکه توانستند در طول پرواز، خود را در آرایش های مختلف قرار دهند.
*چیپ‌های کامپیوتری به مثابه سلول مغز
مهندسی نورومورفیک در سال ۲۰۱۴ پیشرفت قابل ملاحظه ای داشت. هدف این شاخه مهندسی تولید چیپ های کامپیوتری است که توان پردازش حجم عظیمی از اطلاعات را داشته باشند و بتوانند کارهای پیچیده انجام دهند. اکنون متخصصان این رشته برای اولین بار با الگو گرفتن از کارکرد مغز، چیپ های نورومورفیکی را ساخته‌اند که مانند سلول های مغز اطلاعات را پردازش می‌کنند. علاوه بر این، پروژه مغز انسان، پروژه ده سالهای که از سال گذشته راه اندازی شده، قصد دارد نقشه مغز انسان را کامل کند. پژوهشگران در این پروژه انواع سلول های عصبی مغز، کارکرد و ارتباطات این سلول ها با یکدیگر را شناسایی خواهند کرد.
*خلاقیت بشر قدیمی است
نقاشی هایی که بر دیوار غاری در سولاوسی اندونزی کشف شد و حداقل 40 هزار سال قدمت دارد دانشمندان را به تفکری تازه درباره تاریخ تکامل مغز بشر واداشته است. تا پیش از این تصور می شد که اروپا محل قدیمی ترین غارنگاره‌ها است. اما وقتی قدمت این غارنگاره‌ها به دقت تعیین و معلوم شد که آنها ۳۹ هزار سال عمر دارند، دانشمندان شگفت زده شدند. این امر نشان داد که خلاقیت، نه در یک نقطه از دنیا، بلکه در نقاط مختلف کره زمین دیده می‌شده است.
*دستکاری خاطرات
محققان موفق شدند سلول هایی را در مغز شناسایی کنند که یک خاطره خاص را رمزگذاری و ثبت می کنند. آنچه این تحقیق را هیجان انگیزتر کرد این بود که محققان نشان دادند با دستکاری سلول های خاص می توان خاطره‌ای تازه ایجاد کرد بدون اینکه چنین اتفاقی اصلا افتاده باشد. با استفاده از روشی به نام اپتوژنتیک، محققان از ویروس ها استفاده می‌کنند و در نورون های مغز، مولکولهای حساس به نور قرار می دهند، به این ترتیب در فعالیت مغز تغییر ایجاد می شود. با این روش، محققان نه تنها توانستند خاطرات موجود را پاک کنند، بلکه موفق شدند خاطرات کاذبی هم بجای آنها ایجاد کنند. آنها حتی توانستند تاثیر عاطفی خاطره را از خاطره بد به خوب یا برعکس تغییر دهند.
*پیشرفت‌های قابل توجه در درمان فلج نخاعی
برای اولین بار مردی که در اثر ضربه چاقو از کمر به پایین فلج شده بود، با تزریق سلول‌های بویایی به نخاع، توانست راه برود. او که در چهار سال گذشته کاملا از کمر به پایین فلج بود اکنون از زانو به پایین حس دارد و بخشی از حرکت پا، کارکرد روده و مثانه و همچنین تا حدی کارکرد جنسی او برگشته است. به جز استفاده از سول‌های بنیادی، راههای دیگری هم امید به درمان ضایعات نخاعی را افزایش داده است. تا به حال چهار بیمار قطع نخاعی با استفاده از تحریکات الکتریکی که مستقیما به نخاع وارد می شود توانسته اند بخشی از حرکت و حس خود را بازیابی کنند. در این روش، یک تحریک کننده الکتریکی را به زیر قسمتی از نخاع که آسیب دیده، پیوند می زنند. این تکانه‌های الکتریکی اعصاب زیر قسمت آسیب دیده را تحریک می کنند و به مرور زمان، آنها فعالیت خود را از سر می‌گیرند.
*الفبای ژنتیکی تازه
در سال ۲۰۱۴ دانشمندان موفق شدند بازهای آلی تازه‌ای را در آزمایشگاه تولید کنند و راه را برای رمزگذاری ژنتیکی تازه باز کنند. علاوه بر این، آنها با تولید یک جفت باز آلی تازه که مشابه آن در طبیعت وجود ندارد، ارگانیسم جدیدی را در آزمایشگاه تولید کردند. این ارگانیسم می تواند این بازها را بازتولید کند، به شرط آنکه مولکول های پایه مورد نیاز برای ساختن آن فراهم باشد.
*تولید سلول‌های سازنده انسولین از سلول های بنیادی
محققان دانشگاه هاروارد روشی را یافتند تا میلیون‌ها سلول بتای پانکراس را در آزمایشگاه تولید کنند. این سول‌ها "قند خون را اندازه گرفته و مقدار انسولین مورد نیاز را ترشح می کنند." پیوند این سلول‌ها به موش ها نشان داد که سلول‌های تولید کننده انسولین در حال شکل گرفتن هستند. در پژوهشی دیگر، محققان تغییراتی در سلول پوست موش ایجاد کردند و آنها را به سلول هایی تبدیل کردند که می توانند به سلول بتای پانکراس تبدیل شوند. پیوند این سلول ها به موش ها، قند خون آنها را پایین آورد و باعث شد سول‌های بتا عملکرد بهتر و موثرتری در ترشح انسولین از خود نشان بدهند. علاوه بر این، در سال ۲۰۱۴، با استفاده از یک تلفن هوشمند، پانکراس مصنوعی برای مبتلایان به دیابت نوع اول ساخته شد. این حسگر در پوست فرد مبتلا به دیابت کار گذاشته می شود که قند خون را مرتب اندازه گرفته و نتیجه را به تلفن ارسال می کند.
*نانوماهواره
نانوماهواره‌ها، ماهواره هایی کوچک، به شکل مکعب هایی به طول و عرض و ارتفاع ده سانتی متر و به وزن تقریبی یک و نیم کیلوگرم هستند. آنها بسیار ارزان هستند و با استفاده از قطعات بی مصرف و دور انداختنی ساخته می‌شوند.این ماهواره های مینیاتوری که در کنار ماهواره های معمولی به فضا پرتاب می شوند، امکان کارهای تحقیقاتی با هزینه و تدارکات اندک را برای گروه های تحقیقاتی مهیا کرده است.
*دست مصنوعی با حس لامسه
برای اولین بار دانشمندان یک دست مصنوعی را به مدت یک ماه به بازوی یک مرد دانمارکی که دستش قطع شده بود وصل کردند و این مرد توانست دوباره حس لامسه پیدا کند. این مرد توانست با کمک این دست مصنوعی، بدون استفاده از بینایی، اشیا را بگیرد و بردارد؛ البته این دست مصنوعی تمام قابلیت های دست طبیعی را ندارد و نمی‌تواند گرمی و سردی اشیا را حس کند. حسگرهای این دست مصنوعی ابتدا اطلاعات مورد نیاز را جمع آوری می‌کنند. سپس الگوریتم‌های کامپیوتری این اطلاعات را به تکانه‌های (ایمپالس) الکتریکی تبدیل می کنند به نحوی که این تکانه ها برای اعصاب قابل شناسایی و درک باشند.