دریچه‌ای تازه به دنیای علوم اعصاب؛ این بار بازی های کامپیوتری به میدان می‌آیند!

در پژوهشی تازه، محققان دانشگاه کوئینزلند با استفاده از یک الگوریتم یکی از بازی‌های ویدیویی، به مطالعه دینامیک مولکول‌های موجود در سلول‌های زنده مغز پرداختند! جرقه این ایده، برای نخستین بار توسط دکتر تریستان والیس و پروفسور فردریک مونیر از مؤسسه علوم مغزی کوئینزلند UQ در دوران قرنطینه همه‌گیری ویروس کرونا زده شد.

به گفته دکتر والیس:

در بازی‌های ویدیویی جنگی، از یک الگوریتم بسیار کارآمد و سریع به منظور ردیابی مسیر گلوله‌ها و اطمینان حاصل کردن از اصابت صحیح و به موقع گلوله به جسم مورد هدف قرار گرفته، بهره گرفته می‌شود. به منظور ایجاد یک تجربه واقع‌گرایانه از بازی برای کاربران، این فناوری از دقت بسیار بالا و بهینه‌سازی حداکثری برخوردار می‌باشد. با الهام از این سبک از بازی‌های کامپیوتری، ما فرضیه‌ای را مطرح کردیم که در آن امکان تجزیه و تحلیل حرکت مولکول‌های معین موجود در سلول‌های مغزی با استفاده از یک الگوریتم مشابه با این دسته از بازی‌ها، فراهم می‌شود.

شایان ذکر است که فناوری‌های کنونی، تنها قابلیت تشخیص، تجزیه و تحلیل مولکول‌ها در فضا را داشته‌اند و این فناوری‌ها تا‌کنون، نتوانسته‌اند اطلاعات دقیقی از رفتار مولکول‌ها در فضا و زمان را به محققان ارائه دهند. دکتر والیس در اظهارات خود مطرح کرد که:

دانشمندان از میکروسکوپ‌های با وضوح فوق‌العاده بالا به منظور بررسی سلول‌های زنده مغزی و مستند‌سازی نحوه گرد‌همایی و خوشه‌بندی مولکول‌های ریز درون سلولی در جهت ارائه عملکرد‌های خاصی از مغز، بهره می‌برند. اگر‌چه، به صورت کلی، پروتئین‌های منفرد در محیطی به ظاهر آشفته حرکت می‌کنند، اما با زیر نظر گرفتن حرکت این مولکول‌ها در فضا و زمان، متوجه وجود یک نظم در پی تمامی آشفتگی و هرج و مرج‌ها می‌شوید. در ابتدا، فرضیه ما تنها به عنوان یک ایده هیجان انگیز قلمداد می‌شد، اما در نهایت، این ایده به کسب نتایج هیجان‌انگیزی در حیطه علوم اعصاب منتهی شد.

دکتر والیس با استفاده از ابزار‌های کد‌گذاری، الگوریتمی خاص را توسعه داد که اکنون به منبعی بسیار ارزشمند برای چندین آزمایشگاه بدل شده است و به کارکنان این آزمایشگاه‌ها اجازه می‌دهد تا ضمن دستیابی به گستره بزرگی از داده‌های غنی مرتبط با فعالیت سلول‌های مغز، به جمع‌آوری این اطلاعات بپردازند.

دکتر والیس در ادامه افزود:

در این الگوریتم، ما، به‌جای ردیابی گلوله‌های روانه شده به سمت دشمنان مجازی در بازی‌های ویدیویی، به مطالعه طریقه وقوع خوشه‌بندی مولکول‌ها با یک‌دیگر پرداختیم. به طور کلی، در این پژوهش قصد داشتیم تا با زیر نظر گرفتن مولکول‌ها متوجه شویم که کدام مولکول‌ها در چه زمان و مکانی با یک‌دیگر خوشه‌بندی شدند؟ یا چه مدت زمانی را با یک‌دیگر سپری کردند و این اتفاق چند نوبت تکرار شد؟ نتایج این پژوهش، اطلاعات جدیدی را در خصوص نحوه ارائه عملکرد‌های حیاتی توسط مولکول‌های سلول‌های معزی و چگونگی بروز اختلالات در این عملکرد‌های حیاتی در طی روند افزایش سن و بیماری‌های خاص؛ به ما ارائه می‌دهند.

پروفسور مونیر نیز معتقد است که این رویکرد، پتانسیل تأثیرگذاری بسیار گسترده‌ای را در حیطه علوم اعصاب از خود نشان می‌دهد.

به گفته پروفسور مونیر:

در حال حاضر، تیم ما از این فناوری به منظور جمع‌آوری شواهدی ارزشمند در رابطه با پروتئین‌هایی مانند سینتاکسین 1A که عنصری کلیدی و تاثیر‌گذار در برقراری ارتباطات در سلول‌های مغزی به شمار می‌رود، استفاده می‌کند. سایر محققان نیز از این شیوه، در جهت رسیدن به پاسخ سؤالات پژوهشی متنوع خود بهره می‌برند. علاوه بر این، گروه ما در تلاش است تا با همکاری ریاضی‌دانان و متخصصان آمار موسسه UQ، با گسترش دامنه کاربردی این فناوری، بهره‌گیری از آن را در سایر اکتشافات علمی نیز گسترش و تسریع بخشیم.

در ادامه، پروفسور مونیر اظهار داشت که:

مشاهده تاثیرات یک ایده ساده، برای ما فوق العاده ارزشمند تلقی می‌شود. ما با ترکیب دو حوزه فناوری پیشرفته به ظاهر نامرتبط، یعنی بازی‌های ویدیویی و میکروسکوپ‌های با وضوح فوق‌العاده بالا، از خلاقیت متخصصان بازی‌های ویدویی به منظور مقابله با یک مانع تحقیقاتی بهره بردیم. این رویکرد نوآورانه، ما را به قلمروی ناشناخته‌ای از علوم اعصاب سوق داده است.

منبع: SciTechDaily