[دليل Xinzhiyuan] كشفت وسائل الإعلام الأجنبية مؤخرًا عن التطور الجديد لشركة Musk's Neuralink: من المتوقع أن يتم اختبار معدات واجهة الدماغ والكمبيوتر على البشر هذا العام ، مما يعني أن البشر بعيدون عن تحميل وتنزيل الذكريات. نشرت دراسة عن "الحذف الدقيق لذاكرة محددة" من قبل فريق جامعة بكين في مجلة العلوم ، استخدم الباحثون تقنية تحرير الجينات لتحقيق حذف دقيق لذكريات معينة في أدمغة الفئران التجريبية. "تقوم Xinzhiyuan على وجه السرعة بتعيين كبير المؤلفين وكبير المحررين لإضافة HR WeChat (Dr-wly) أو مسح رمز الاستجابة السريعة في نهاية المقالة للحصول على التفاصيل."

في العام الماضي ، كانت تقنية واجهة الدماغ والحاسوب التي أصدرتها شركة Neuralink الناشئة لواجهة الدماغ والحاسوب من Elon Musk صادمة. في الآونة الأخيرة ، وفقًا لتقارير وسائل الإعلام الأجنبية ، حققت أبحاث Neuralink تقدمًا كبيرًا. ومن المتوقع أن يتم اختبار الجهاز غير الجراحي على البشر هذا العام !

في السابق ، بدأ فريق Neuralink تجربة إصدارات مختلفة من هذا الجهاز على الفئران والقرود ، وكانت النتائج مذهلة. في خطاب ألقاه في سان فرانسيسكو ، وصف ماسك وفريقه أمثلة على القرود التي تستخدم أدمغتها للتحكم في أجهزة الكمبيوتر. لم يختبروا أي إنسان حتى الآن ، يأمل الفريق في الحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء في وقت مبكر من هذا العام وبدء التجارب البشرية .

من أجل منح البشر هذه "القوى الخارقة" ، ستقوم Neuralink من Musk بتثبيت أدوات خاصة في الدماغ البشري لإنشاء "واجهة قشرية مباشرة" لتحميل الأفكار وتنزيلها.

باختصار ، ستوفر Neuralink ترقيات للدماغ البشري ، مما قد يجعلنا أكثر قدرة على المنافسة في مواجهة الذكاء الاصطناعي بمستوى بشري أو ذكاء أعلى. و الهدف النهائي لماسك هو تنزيل الدماغ البشري على الكمبيوتر ، وتحقيق التكامل بين الدماغ والكمبيوتر ، وفتح حقبة جديدة من "الإدراك الخارق" .

إذا تم تنفيذ هذه التقنية حقًا في الدماغ البشري ، فسيكون الدماغ البشري والكمبيوتر مترابطين ، مما يعني أيضًا أنه يمكن تنزيل أفكارنا وذكرياتنا وتخزينها ، ولكن هل أنت على استعداد للمحاولة؟

قام فريق جامعة بكين "بحذف ذكريات محددة بدقة" نشرت في أخبار العلوم الفرعية

لطالما كان "التلاعب بالذاكرة" موضوعًا ساخنًا في الخيال العلمي.

في فيلم "التأسيس" ، نجح القرصان الذي لعبه شياو ليزي في غزو وتغيير ذاكرة زوجته ، ولكن هذه الذكرى أدت في النهاية إلى مأساة لا رجعة فيها - انتحرت الزوجة بالقفز من المبنى.

في فيلم The Eternal Sunshine of the Beautiful Heart الحائز على جائزة الأوسكار لعام 2005 ، قرر الممثل حذف الذكرى بعد أن اكتشف أن صديقته السابقة قد حذفت الذكريات المؤلمة للاثنين وبدء الحياة مرة أخرى في دور مختلف.

هل يمكن حذف الذكريات السلبية مباشرة؟ لم تعد هذه مجرد حبكة فيلم. في الأسبوع الماضي فقط ، نشر فريق علم الأعصاب بجامعة بكين ورقة بحثية في مجلة فرعية لـ "العلوم" تحذف بدقة الذكريات السلبية من خلال التحرير الجيني.

في 18 مارس 2020 بالتوقيت المحلي ، نشر فريق الباحث يي مينج والبروفيسور وان يو من معهد العلوم العصبية بجامعة بكين منشورًا على الإنترنت بعنوان "تقدم العلوم" "تطوير نظام CRISPR-SaCas9 من أجل الإسقاط وتحرير الجينات الخاصة بوظيفة معينة في دماغ الفئران" ورقة بحثية بعنوان "تطوير نظام CRISPR-SaCas9 لتحرير الجينات الخاصة بوظيفة الإسقاط في دماغ الفئران" ، طور الباحثون تقنية جديدة لتحرير الجينات لتحقيق حذف دقيق لذكريات معينة في أدمغة الفئران التجريبية.

مقدمة المشكلة:

السؤال الأول، أين يتم تخزين الذكريات؟ تمت دراسة دور مناطق معينة من الدماغ في الذاكرة اللحظية والذاكرة قصيرة المدى وطويلة المدى بالتفصيل. ومع ذلك ، لا يزال النقاش حول ما إذا كانت أصغر وحدة تخزين للذاكرة هي منطقة الدماغ أو العصبون أو المشبك. وجهة النظر المقبولة عمومًا من قبل العلماء هي أن الأساس العصبي للذاكرة البشرية طويلة المدى هو التغيرات المستمرة في المشابك العصبية.

السؤال التالي هو هل يمكن تحرير الذاكرة وحذفها؟ قبل هذا الاختراق ، أجرى العديد من العلماء أبحاثًا ذات صلة ، مثل استخدام علم البصريات الوراثي للتأثير على منطقة الحُصين المسؤولة عن تخزين الذاكرة على المدى القصير ، واستخدام الضوء لتشغيل أو إيقاف تشغيل المجموعات العصبية في الدماغ. في يوليو 2019 ، طور معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا في أستراليا نوعًا جديدًا من الرقائق الشبيهة بالدماغ مستوحاة من تقنية علم البصريات الوراثي التي تحاكي طريقة تخزين الدماغ للمعلومات وحذفها.

المقدمة:

يمكن لتقنية تحرير الجينوم الحالية (CRISPR / Cas9) تعديل الجينات بشكل فعال في أنواع الخلايا المختلفة (بما في ذلك الخلايا العصبية). ومع ذلك ، فإن بنية الدماغ معقدة للغاية. وحتى في نفس منطقة الدماغ ، فإن مجموعة الخلايا العصبية ليست موحدة في علم التشريح أو الوظيفة ، ولكنها مقسمة إلى مجموعات فرعية مختلفة. ومن بين المجموعات الفرعية للخلايا العصبية ذات الروابط أو الخصائص الوظيفية المحددة ، خاصة في الجرذان والرئيسيات غير البشرية ، لا يزال من الصعب تحقيق خروج المغلوب الجيني المستقر أو التعديل الجيني. تم استخدام أنظمة إعادة التركيب الشرطي على نطاق واسع لدراسة وظائف المخ بدقة زمانية مكانية ، لكن بناء نماذج حيوانية يمكن أن يكون كثيف العمالة ويستغرق وقتًا طويلاً ، خاصة بالنسبة للفئران المعدلة وراثيًا. وبالتالي، نحتاج إلى أن نكون قادرين على إجراء تعديل جيني لمجموعات عصبية معينة - هذه هي المشكلة التي تهدف هذه المقالة إلى حلها.

النتيجة الأساسية لهذه المقالة هي ، طور العلماء تقنية جديدة محددة لتحرير الجينات (تقنية تعتمد على نظام CRISPR-SaCas9 ومدمجة مع ناقل AAV المضاد / الرجعي وتقنية وضع العلامات الخلوية المعتمدة على النشاط). من أجل إثبات نجاح تقنيتهم ، نجحوا في القضاء على جين cbp (بروتين رابط CREB) لمجموعة فرعية معينة من الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي الإنسي ، وأثبتت أهمية هذه التقنية في الكشف عن أساس الخلايا العصبية والدوائر للذاكرة. يمكن استخدام الكفاءة والنوعية العالية لهذه التكنولوجيا على نطاق واسع في أبحاث الدوائر العصبية.

تطوير تقنية جديدة لتحرير الجينات CRISPR-SaCas9

يسمى نظام تحرير الجينات الحالي CRISPR-Cas9 ، ويطلق على نوكلياز داخلي مستخدم Cas9. يمكنه تعديل الجينات الذاتية في أنواع مختلفة من الخلايا بسرعة وكفاءة وسهولة ، مما يؤدي إلى تغييرات جينية ، حتى نتمكن من إجراء تحليل وظيفي لجينات معينة في الدماغ. لقد غيرت قواعد اللعبة في مجال العلوم البيولوجية ، وأطلق عليها بعض الناس بوضوح اسم "القطع الجيني".

لكن له مشكلتان: أولاً ، لا يمكنه التعامل مع الاضطرابات في مجموعة معقدة من الخلايا العصبية والتعامل مع مجموعات فرعية معينة بشكل فردي ، وثانيًا ، قدرة النواقل الفيروسية محدودة. في مواجهة المشكلة الثانية ، وجد العلماء تقويم العظام لـ Cas9 ، SaCas 9. سعة ناقل التوصيل أصغر بأكثر من 1 كيلو بايت من Cas9 ، لكن كفاءة تحرير الجينات هي نفسها بشكل أساسي.

من أجل التحقق من أن CRISPR-SaCas9 المطورة حديثًا (المشار إليها فيما يلي باسم SaCas9) يمكنها أيضًا حل المشكلة الأولى ، وهي تحرير الجين المستهدف في مجموعة فرعية من الخلايا العصبية ، اختاروا أن يكون ضروريًا لاستثارة الخلايا العصبية وتكوين الذاكرة يستخدم CBP كجينة مستهدفة (يمكن أن ينتج بروتين رابط CREB) ، ويتم التخلص منه في مجموعة فرعية معينة من الخلايا العصبية.

فكرة التحقق الخاصة بهم هي: نظرًا لأن CBP يتحكم في تكوين الذاكرة ، إذا تم التخلص من CBP في نقطة معينة ، فإن الذاكرة التي تحملها هذه المجموعة الفرعية من الخلايا العصبية المحددة تختفي ، والتي يمكن أن تنعكس في سلوك الفئران. إذا لوحظ أن الفئران تفقد بالفعل هذه الذاكرة ، فيمكن إثبات أن التكنولوجيا الجديدة يمكنها تعديل جينات مجموعة فرعية معينة.

عملية الإثبات: الحذف الدقيق لذاكرة الفئران المحددة

1. علم الأحياء:

1. تتحقق التجارب من أن SaCas9 يمكنه تعطيل CBP بكفاءة في المختبر.

2. قم بإجراء تجارب لاستخدام SaCas9 لإدخال خلايا عصبية معينة لضرب CBP.

3. تأكد من أن الحد من CBP يؤدي إلى تراجع التعلم.

4. إثبات أن SaCas9 له خصوصية استهداف ممتازة في الخلايا العصبية البالغة لدى الفئران البالغة.

2. السلوك:

استحث فريق البحث ذاكرة الخوف لدى الفئران من الصندوق في صندوقين تجريبيين مختلفين ، ثم جمع بين تقنية تحرير الجينات وتقنية وضع العلامات على وظائف الخلايا العصبية ، ومن خلال التحرير الجيني لمجموعات محددة من الخلايا المطبوعة ، تم حذف الفئران بدقة من أحدهم. تظل ذاكرة الصندوق وذاكرة الصندوق الآخر سليمة.

نتيجة البحث:

بشكل عام ، هذا البحث له اختراقات في اتجاهين. 1. يمكن لتقنية CRISPR-SaCas9 أن تقضي على الجينات في نقاط محددة. لكن هذه الدراسة تخلصت من الجينات ذات الصلة على مجموعة من الخلايا العصبية المحددة. يجب أن يعني الضربة القاضية الخاصة بالوظيفة أنه في جميع الخلايا ، يتم التخلص من جينات محددة فقط من الخلايا التي تعبر عن بروتينات معينة.

2. تحققت هذه الدراسة من تأثير بروتين CREB على دارة الذاكرة: طرد CREB منع تكوين الذاكرة طويلة المدى. تنقسم الذاكرة إلى ذاكرة قصيرة المدى وذاكرة طويلة المدى ، وإذا لم يكن هناك تدخل ، فسوف تتغير ببطء من ذاكرة قصيرة المدى إلى ذاكرة طويلة المدى. ولكن بعد التخلص من CBP لخلايا معينة ، لا يمكن تحويل الذاكرة قصيرة المدى إلى ذاكرة طويلة المدى.

الدلالة:

1. يمكن استخدام الكفاءة العالية والخصوصية لنظام CRISPR-SaCas9 الخاص بالوظيفة على نطاق واسع في أبحاث الدوائر العصبية. يمكن أن يوفر استراتيجية قوية لتدخل الجينوم الدقيق لوظيفة الدماغ في ظل الظروف الفسيولوجية والمرضية.

2. من الممكن إيجاد طريقة للقضاء على ذكريات معينة ، وبالتالي تقديم أفكار جديدة لعلاج الأمراض التي تتميز بـ "الذاكرة المرضية" مثل القلق ، والرهاب ، واضطراب ما بعد الصدمة ، والألم المزمن ، والإدمان.

العفو في فيلم "Men in Black 2"

قال يي مينج ، أحد مؤلفي الورقة البحثية والباحثة في مختبر علم الأعصاب الإدراكي التابع لمعهد علم الأعصاب بجامعة بكين: إن تشفير الذاكرة وتخزينها مهمان ، لكن نسيان الذكريات السلبية له نفس الأهمية. إذا كانت الذكريات السلبية عنيدة جدًا ، فقد تسبب أحيانًا أعباءً وحتى مرضًا. الأمراض مثل الألم المزمن ، وإدمان المخدرات ، والضغط المزمن هي في الأساس كل ما يعانيه المرضى من الألم ، والأحاسيس أو الضغط الناتج عن المخدرات ، وتنتج "ذكريات مرضية" طويلة العمر يصعب التخلص منها. لذلك ، قد يوفر هذا النظام أيضًا أفكارًا جديدة لعلاج مثل هذه الأمراض.

لذا ، إذا كان بإمكانك حذف ذاكرة معينة ، فهل ستفعل ذلك؟

عن المؤلف

المؤلفون المقابلون لهذه الورقة هم الأستاذ وان يو والدكتور يي مينج من معهد علم الأعصاب بجامعة بكين.

البروفيسور وان يو ، مدير المختبر الرئيسي لعلم الأعصاب بوزارة التربية والتعليم ووزارة الصحة ، ومدير معهد علم الأعصاب بجامعة بكين ، ومدير قسم البيولوجيا العصبية في جامعة بكين. درجة دكتور ، ما بعد الدكتوراه ، أستاذ ، مشرف دكتوراه. كبير العلماء في مشروع "973" التابع لوزارة العلوم والتكنولوجيا.

الخبرة الرئيسية: حصل على درجة البكالوريوس في الطب من قسم الطب بجامعة هينان الطبية عام 1985 ، ودرجة الماجستير من قسم علم الأدوية في جامعة هينان الطبية عام 1990 ، ودرجة الدكتوراه من قسم المرضى بجامعة ووهان تونججي الطبية عام 1993. وفي عام 1995 ، كان زميلًا لما بعد الدكتوراه من قسم علم وظائف الأعضاء بجامعة بكين الطبية. من 1998 إلى 2000 ، كان أستاذًا زائرًا في جامعة إلينوي وجامعة نيو جيرسي. شغل منصب محاضر (1996) ، وأستاذ مشارك (1997) وأستاذ (2001) في جامعة بكين الطبية وكلية الطب بجامعة بكين.

اتجاه البحث: باستخدام علم البصريات الوراثي ، والتسجيل متعدد القنوات في الجسم الحي والحوسبة العصبية ، والفيزيولوجيا الكهربية خارج الخلية ، وخلية واحدة ومشبك التصحيح ، والبيولوجيا الجزيئية ، وبيولوجيا الخلية ، والتشكل ، وعلم العقاقير السلوكي وطرق أخرى ، من الجزيئية إلى العصبية مستويات مختلفة للشبكة العصبية الفوقية ككل لدراسة التعلم والذاكرة والعاطفة والإدراك وآلية تنظيم الألم المزمن.

الدكتورة يي مينج باحثة في معهد علم الأعصاب بجامعة بكين وباحثة في برنامج مائة موهبة بجامعة بكين.

خبرة اكاديمية: حاصل على درجة البكالوريوس في الطب في الطب السريري من مركز العلوم الصحية بجامعة بكين ، ودكتوراه في الفلسفة في علم الأعصاب من قسم علم التشريح وعلم الأحياء التنموي ، كلية لندن الجامعية (UCL) (البروفيسور المشرف جون أوكيف ، فيسيولوجيا نوبل في 2014) أو جائزة طبية). في فبراير 2012 ، تم اختياره في برنامج مائة موهبة للشباب بجامعة بكين ، وهو حاليًا باحث في معهد العلوم العصبية بجامعة بكين.

(ملاحظة: المعلومات الشخصية أعلاه مأخوذة من موقع الويب الخاص بمعهد علم الأعصاب بجامعة بكين ، والذي قد لا يكون أحدث إصدار. الرجاء تصحيحني إذا كان هناك أي انحراف)

ارتباط المرجع:

https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaay6687.full

https://www.smalltechnews.com/archives/107176