اطلس جدید مبتنی بر هوش مصنوعی نشان داد چاقی چگونه به بدن آسیب می‌زند [تماشا کنید]

پژوهشگران با کمک یک ابزار مبتنی بر هوش مصنوعی، اطلس سه‌بعدی جدیدی از بدن ساخته‌اند که نشان می‌دهد چاقی چگونه در سطح سلولی بر اندام‌ها و بافت‌های مختلف اثر می‌گذارد. این ابزار به دانشمندان اجازه می‌دهد به‌جای بررسی جداگانه هر اندام، اثرات چاقی را در کل بدن و در نمایی یکپارچه ببینند.

ابزار هوش مصنوعی به‌کاررفته در این پروژه MouseMapper نام دارد. این سیستم یک اطلس سه‌بعدی دقیق از کل بدن می‌سازد و می‌تواند اندام‌ها، عصب‌ها و سلول‌های ایمنی را در میان ده‌ها میلیون ساختار به‌صورت هم‌زمان شناسایی کند. تا پیش از این، دانشمندان معمولاً تغییرات ناشی از بیماری را اندام‌به‌اندام بررسی می‌کردند اما این روش امکان تحلیل کل بدن را در یک مرحله فراهم می‌کند.

برای ساخت این اطلس، پژوهشگران عصب‌ها و سلول‌های ایمنی موش‌ها را با نشانگرهای فلورسنت (Fluorescent)، یعنی نشانگرهای نورانی قابل‌ردیابی، علامت‌گذاری کردند. سپس بدن حیوانات با روش «شفاف‌سازی بافت» پردازش شد؛ روشی که بافت‌ها را از نظر نوری شفاف می‌کند تا بخش‌های داخلی بدن بهتر دیده شوند، بدون اینکه این نشانگرهای نورانی از بین بروند.

در مرحله بعد، پژوهشگران از «میکروسکوپ ورقه نوری» استفاده کردند؛ روشی که امکان تهیه اسکن سه‌بعدی و با وضوح بالا از کل بدن را فراهم می‌کند. سپس هوش مصنوعی این تصاویر را به‌صورت خودکار تحلیل و ۳۱ اندام و نوع بافت را روی نقشه بدن مشخص کرد. به این ترتیب، پژوهشگران توانستند همزمان ببینند التهاب و آسیب‌های ساختاری در کدام بخش‌های بدن رخ می‌دهد.

اثرات چاقی در اندام‌ها و اعصاب

تیم پژوهشی این سامانه را روی موش‌هایی آزمایش کرد که رژیم غذایی پرچرب داشته‌اند. این حیوانات به چاقی و تغییرات متابولیکی مشابه انسان دچار شده بودند.

نتایج نشان داده التهاب و تغییرات بافتی گسترده‌ای در چند اندام، ازجمله بافت چربی، کبد و عضله رخ داده است. بااین‌حال، مهم‌ترین و غیرمنتظره‌ترین یافته‌ها به سیستم عصبی مربوط می‌شد.

پژوهشگران تغییرات مهمی را در عصب سه‌قلو (Trigeminal nerve) مشاهده کرده‌اند؛ عصبی که حس صورت، ازجمله لمس، را منتقل می‌کند. به گفته محققان، در موش‌های چاق، این عصب شاخه‌ها و پایانه‌های کمتری داشته است، یعنی مسیرهایی که پیام‌های حسی را از صورت دریافت و منتقل می‌کنند، کاهش یافته بودند. این تغییر می‌تواند به ضعیف‌ترشدن حس لامسه منجر شود. آزمایش‌های رفتاری نیز نشان داده موش‌های چاق نسبت به لمس و تحریک، واکنش کمتری نشان می‌دهند.

نشانه‌های مشابه در انسان

دانشمندان در ادامه نمونه‌های بافت انسانی افراد مبتلا به چاقی را نیز بررسی کردند. آنها در این نمونه‌ها هم تغییرات مولکولی مشابهی در بخش مرتبط با عصب سه‌قلو مشاهده کردند.

این یافته نشان می‌دهد آسیب عصبی مرتبط با چاقی که در موش‌ها دیده شده، ممکن است در انسان‌ها نیز رخ دهد.

نتایج این مطالعه با هدایت پژوهشگران هلمهولتز مونیخ (Helmholtz Munich)، دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان (Ludwig Maximilian University) و چند مؤسسه همکار انجام و در نشریه علمی نیچر منتشر شده است. پژوهشگران می‌گویند این پلتفرم می‌تواند شیوه مطالعه بیماری‌های پیچیده را تغییر دهد، زیرا به‌جای تمرکز بر یک اندام در هر مرحله، امکان بررسی کل بدن به‌عنوان یک سیستم به‌هم‌پیوسته را فراهم می‌کند.