الشهر: مارس 2023

ساهم الواقع الافتراضي في منحنا الإحساس بالصورة والصوت، وقد ساهم المهندسون في يومنا هذا بابتكار أصابع استشعارية تحاكي الإحساس باللمس.

استعان الفريق البحثي المكون من باحثين صينيين بمثال عملي يوضح إمكانية التربيت على قطة بأسلوب افتراضي، حيث برزت الحاجة لتطوير هذا المشروع خلال الحجر الصحي أثناء فترة إغلاقات كوفيد-19 وظهور الحاجة لاحتضان أحد أفراد العائلة.

تتكون هذه التكنولوجيا المطورة من أصابع تشبه في سمكها جلد الإنسان، على نقيض التكنولوجيا السابقة التي احتوت على قفازات كبيرة الحجم. وتساهم هذه التكنولوجيا في منح مرتديها الشعور  بالضغط الواقع عليها والذبذبات وطبيعة الملمس من خلال تعديل التردد ومقدار جهد التيار الكهربائي للإشارات، حيث تتميز بإمكانية محاكاة خشونة بعض المواد كورق الزجاج والصخور ونعومة المواد الأخرى كالحرير والزجاج.

ناقش الباحث المشرف على المشروع، ويكانغ لن، التحديات التي تؤثر على محاكاة الإحساس بشعور حمل هاتف متحرك. ففي حال تم حمله لوقت محدد، سيتم الشعور بضغط متواصل. أما إذا بدأ بالاهتزاز، حينها سيتم الشعور بالذبذبات ويتلاشى الشعور بالضغط. وعلق ويكانغ لن قائلًا: “تصعب محاكاة الشعور بالضغط المتواصل دون وجود الذبذبات”.

وتمثل عدم القدرة على محاكاة نوع واحد من المستقبلات بشكل دقيق دون الحاجة لتفعيل المستقبلات الأخرى واحدًة من التحديات الشائعة التي تواجه أجهزة المحاكاة الكهربائية. وفي هذا الصدد، علق باحث آخر من المشروع وهو زينغباو يانغ، قائلًا: “نسعى إلى التغلب على هذه المشكلة في مشروعنا البحثي القادم”.

يذكر أن الفريق البحثي يهدف إلى الاستفادة من أداة “برايل” في خدمة الأفراد الذين يعانون من مشكلات بصرية وفي مجال التسوق الافتراضي الذي يتيح للأفراد المتسوقين الإحساس بملمس أقمشة الملابس.

توجد في الدماغ العديد من المناطق التي تلعب دورًا هامًا في عمليات النطق، وتعتبر منطقة بروكا واحدة منها، حيث تقع في الجزء الأيسر من الدماغ وترتبط ارتباطًا وثيقًا بعمليات النطق وإنتاج الكلام.

تُنسب قدرة الإنسان على نطق الأفكار وتوظيف الكلمات المحكية والمكتوبة بشكل دقيق إلى منطقة بروكا التي سميت بهذا الاسم وفقًا للطبيب الفرنسي بيير بول بروكا الذي اكتشفها في العام 1861، حيث أظهرت دراساته للجزء الأيسر الأمامي من الدماغ أن الأشخاص الذي يعانون من الـ “أفازيا”، وهي فقدان القدرة على الكلام والقراءة والكتابة الناجم عن تلف عصبي بسبب سكتة دماغية، لديهم خلل في جزء معين من قشرة الدماغ يُدعى منطقة بروكا، والذي اعتُبر الدليل التشريحي الأول لتحديد وظائف الدماغ.

وبالنظر لأهمية منطقة بروكا في معالجة القدرات اللغوية، فإن حدوث أي ضرر في هذه المنطقة يعيق عملية إنتاج الكلام.

وفي هذا الإطار، قام فريق بحثي دولي ضم باحثين من كلية لندن الجامعية في المملكة المتحدة وجامعة ديل ديسارولو في التشيلي وجامعة خليفة، بتفنيد الافتراض السائد لوقت طويل والذي ينص على أن التلف الحاصل في منطقة بروكا يساهم في حدوث مشاكل في النطق طويلة الأمد بعد الإصابة بالسكتة الدماغية.

واكتشف الباحثون من خلال دراساتهم أن أسباب عدم القدرة على الكلام طويل الأمد ليس الخلل في منطقة بروكا ولكن في المناطق المحيطة لها والتي تتصل بها بشكل وظيفي. وقاموا بنشر دراستهم في المجلة العلمية المرموقة “برين”.

وأضاف: “لم يكن بروكا قادرًا على تحديد مستوى الإصابات في مرضاه لأنه رفض تشريح العينات وفضل الاحتفاظ بها للبحث مستقبلًا. وركزت شروحات بروكا على التلف الذي بدا واضحًا له دون أي تقييم لدور الأضرار في المناطق المجاورة كمنطقة المادة البيضاء على سبيل المثال. ومن ناحية أخرى، تم الكشف عن حجم الإصابات في منطقة بروكا في العام 2007 عن طريق دراسة قائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي تمكنت من إظهار التلف في العديد من مناطق المادة الرمادية والمادة البيضاء”.

وأكدت نتائج الفريق البحثي أن أسباب الإصابة بفقدان القدرة على الكلام لوقت طويل يعود إلى وجود تلف في أنسجة الدماغ المحيطة والمتمثلة بمناطق المادة البيضاء والرمادية وليس منطقة بروكا..

وتُعرف المادة البيضاء على أنها الأنسجة التي تنتقل عبرها الرسائل إلى مناطق مختلفة في الجهاز العصبي المركزي، بما في ذلك الدماغ. أما المادة الرمادية فتحتوي على معظم خلايا الدماغ العصبية وتتحكم بالعضلات وجهاز الإدراك الحسي كالرؤية والسمع والكلام واتخاذ القرارات.

ولعلاج تلك المشكلة، قام الفريق البحثي بدراسة عدد كبير من الأشخاص الناجين من السكتات الدماغية الذين يعانون من تلف في الجزء الأيسر الأمامي من الدماغ ولكنهم مختلفون في مستويات الضرر ما بين منطقة بروكا والمناطق المحيطة. واعتمد اختيار الباحثين لمناطق الدماغ على الجمع ما بين الدليل التشريحي والوظيفي والمادة البيضاء التي تربط جميع المناطق المسؤولة عن الكلام في الدماغ.

وقال الدكتور محمد: “على عكس الدراسات السابقة، تهدف دراستنا إلى تحليل أثر التلف في منطقة بروكا على القدرات الكلامية بعد أشهر من السكتة الدماغية التي تصيب الجزء الأيسر الأمامي من الدماغ، إضافة لدراسة أثر ذلك التلف على المناطق المجاورة لمنطقة بروكا، حيث سعى الباحثون إلى دراسة دور التلف في منطقة بروكا في فقدان المقدرة على إنتاج الكلام لمدة ثلاثة أشهر كحد أدنى بعد الإصابة بسكتة دماغية في الجزء الأيسر الأمامي من الدماغ”.

يذكر أن الفريق البحثي تمكن من إثبات حقيقة أن الدليل المؤيد للتلف في منطقة بروكا لا يفسر تباين القدرات في إنتاج الكلام، إضافة لغياب الأثر طويل الأمد للتلف في منطقة بروكا والذي أبطل صحة الفرضية. وفي هذا الصدد، أكد الباحثون على الارتباط الوثيق بين التلف في منطقة بروكا وصعوبات الكلام طويلة الأمد وعزوا ذلك إلى حدوث تلف في المادة البيضاء.

قام فريق بحثي بتطوير طريقة لطباعة الصور المجسمة والقابلة للأكل على الطعام باستخدام الليزر وعصير الذرة، حيث يمكن الاستفادة من هذه العملية في الحد من متطلبات عمليات التغليف طالما يمكن طباعة المعلومات الغذائية بشكل مباشر على المنتج الغذائي.

تعتبر الشوكولاتة المصنوعة بالصور المجسمة أمراً شائعاً بين صانعي الشوكولاتة الذين يحرصون على تميز منتجاتهم التي تترك أثراً لدى المستهلك، حيث تقوم هذه الطريقة على طباعة الصور المجسمة القابلة للأكل على أسطح الشوكولاتة بأسلوب يعكس ألوان الطيف اللامعة. وتستخدم هذه التقنية في صناعة أنواع معينة من الشوكولاتة، كما أنها تعد طريقة تقليدية تتمثل في طباعة الصور المجسمة على الأطعمة من خلال الاستعانة بأسطح معدنية، ما يتطلب كمية كبيرة من المعدن الذي قد يجعل الغذاء غير صالح للأكل.

بحث الفريق في طريقة آمنة وسريعة لطباعة الصور المجسمة القابلة للأكل على جميع أنواع الأغذية.

طور الباحثون طريقة تعتمد على استخدام شريط رقيق وجاف مكون من شراب الذرة والفانيلا والماء، والذي يُطلى فيما بعد بطبقة من الصبغة السوداء المنقوشة باستخدام الليزر، حيث يُغطى الشريط بالصبغة بطريقة تترك خطوطاً بارزة عليه، وعندما يُسلط الضوء على تلك الخطوط تقوم بكسره مكونةً طيف متعدد الألوان يظهر في زوايا مختلفة. وتوصل الفريق البحثي إلى إمكانية التحكم بشدة الألوان وكميتها من خلال التحكم بالأشكال المنقوشة على الصبغة أو من خلال تغيير نسب محتوى السكر في شريط شراب الذرة.

يسعى الفريق البحثي إلى تطبيق هذه الطريقة بالاستعانة بصبغة غذائية يمكن أن تحل محل الصبغة السوداء المستخدمة في التجارب لتصبح الأطعمة المصنوعة بتقنية طباعة الصور المجسمة متوفرة في كل مكان.

تم نشر هذا المشروع في المجلة العلمية المرموقة “أميريكان كيميكال سوساييتي نانو” التي تركز على البحوث المتخصصة بمستقبل علوم النانو وتكنولوجيا النانو، وتم تمويله من قبل كل من جامعة خليفة وصندوق الوطن وشركة الدار العقارية ومجلس البحوث الهندسية والعلوم الفيزيائية.

لنتمكن من فهم آلية احتفاظ الإبل بالماء بشكل أفضل، قام فريق بحثي ضم باحثين من جامعة بريستول وجامعة الإمارات وجامعة خليفة بفحص جينات كلى الإبل بعد أن تعرضت لجفاف حاد بهدف التعرف إلى آلية تعايشها لفترات طويلة في ظروف مناخية قاسية دون شرب الماء والدروس التي يمكن للإنسان أن يتعلمها من ذلك.

وقام الفريق البحثي بنشر نتائج بحثهم في المجلة العلمية الدولية “كوميونيكيشنز بيولوجي” المتخصصة في بحوث علوم الأحياء Communications Biology.

قال الدكتور عبده آدم، الأستاذ الدكتور في علم الأدوية في جامعة خليفة: “تؤكد عمليات التكيف السلوكية والنفسية أن الماء لا يذهب هباء، حيث تأكل الإبل أوراق النباتات وتتجنب التعرض المباشر لأشعة الشمس بقدر الإمكان وتتكاثر في فصل الشتاء وتشرب كميات كبيرة من الماء عندما يتوفر لتقوم بتعويض نقص السوائل الناتج عن التجوال في الصحراء”.

وتُعرف الإبل بقدرتها على شرب 30 غالونًا من الماء في 13 دقيقة فقط، كما تحظى بقدرة على التكيف في تجنب الصدمة الإسموزية من خلال شرب الماء ببطء.

يساهم الممر الأنفي الذي يتميز بتعقيده في منع فقدان الماء خلال عملية الزفير ليتبخر على سطح فتحتي الأنف ويرطب الهواء الجاف خلال عمليات التنفس، وبالتالي تنخفض درجة حرارة الدم في أوردة الأنف.

يقوم الدم المبرد في الأوردة بفضل جدران الأوعية الدموية الرقيقة بتبريد الدم في الشرايين المؤدية إلى الدماغ، ما يعني أن دماغ الجمل له درجة حرارة منخفضة مقارنة بدرجة حرارته جسده ككل.

يتميز البول الذي تخرجه الإبل بأنه عالي التركيز للاحتفاظ بأكبر نسبة ممكنة من الماء، الأمر الذي يتطلب توفر خصائص تشريحية معينة في الكلى لتتمكن من القيام بذلك. وأثبتت البحوث السابقة في هذا المجال أن الكلى لدى الإبل الصغيرة في العمر تختلف في تركيبها عن تلك البالغة والذي يفسر النقص الكبير في الماء عند الإبل البالغة الذي ينتج عنه جفاف حاد يؤثر على دور الجينات ويعزز آلية الاحتفاظ بالماء بشكل أفضل.

ولاحظ الفريق البحثي وجود دور فعال لنسبة الكوليسترول في الكلى خلال عملية الاحتفاظ بالماء، حيث تقل كميات الكوليسترول في أغشية الكلى عند الإبل التي تعاني من الجفاف وينخفض نشاط الجينات التي تتحكم في إنتاج الكوليسترول.

وقال الدكتور عبده: “لاحظنا تغيرات كبيرة في كميات بعض الجينات والبروتينات في كلى أحد الإبل العربية خلال فترة تعرضه للجفاف الحاد وتليها عملية سريعة لتعويض السوائل، حيث خرجنا بنتائج تشير إلى أن الجينات في التركيب الحيوي للكوليسترول وما نجم عنه من انخفاض بنسب الكوليسترول في أغشية الكلى هو ردة فعل الكلى للجفاف”.

تساهم تلك البروتينات في تشكيل قناة داخل الأغشية الخلوية تتيح لجزيئات الماء المرور من خلالها. وفي حالات الجفاف، تندمج قنوات بروتينات “أكوابورين-2” في الأغشية الخلوية للكلية لتتيح إعادة امتصاص الماء في مجرى الدم، الأمر الذي يسبب زيادة في تركيز البول.

وتوصل الباحثون كذلك إلى أن انخفاض معدلات الكوليسترول تؤدي إلى ارتفاع مستويات بروتينات “أكوابورين-2”. عندما تقوم الإبل بشرب الماء، يقل نشاط التعبيرات الجينية لديها وتُغلق القنوات وتعود جينات تكوين الكوليسترول إلى مستوياتها الطبيعية.

يساهم هذا البحث في تعزيز فهمنا لمزايا التطور التي يقوم بها الجمل العربي للتعايش في الصحراء وتحقيق التطور الأفضل في مجال التصحر في ظل تغير المناخ، كما يساهم فهم آليات ضبط نسب الماء في حالات الجفاف في تطبيق العديد من المفاهيم التي من شأنها دعم مفهوم الحفاظ على الماء في نطاق واسع من التخصصات.