🔰 نوروفیزیک: درک فعالیت مغز با استفاده از ریاضیات سیستم‌های پیچیده

🔸 علم همواره پویا است. کشف‌های جدید در علوم سلامت برای تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری‌ها استفاده می‌شوند که نه تنها کیفیت زندگی ما را بهبود می‌بخشند، بلکه طول عمر ما را نیز افزایش می‌دهند. در این زمینه، مطالعات ترانزلیشنال نقش کلیدی دارند. پژوهش ترانزلیشنال به عنوان نتیجه پیشرفت‌های علمی مداوم شناخته شده است که می‌توان آن را به دو حوزه تقسیم کرد. اولی شامل اعمال بینش‌های حاصل از علوم پایه برای توسعه مطالعات انسانی است. این تحلیل‌ها اغلب با استفاده از مدل‌های حیوانی، کشت بافت‌ها، نمونه‌های سلولی انسانی و حیوانی، از جنبه‌های مولکولی تا مدل‌سازی ریاضی سیستم‌های پیچیده انجام می‌شوند. حوزه دوم، نتایج این مطالعات پایه و کاربرد آن‌ها در عمل بالینی را گرد هم می‌آورد. به ویژه در علوم اعصاب، که برجسته‌ترین حوزه علوم زیستی در کشورهای صنعتی است، نیاز به پشتیبانی مدل‌های رویکرد نظری و محاسباتی با دانش فیزیکی برای درک فرآیندهای بیولوژیکی وجود دارد. اساساً، نوروفیزیک یک علم بین رشته‌ای است که از فیزیک استفاده می‌کند و آن را با علوم اعصاب ترکیب می‌کند تا فرآیندهای عصبی را درک کند.

🔸 در یک دهه گذشته مطالعات گوناگونی در این زمینه انجام شده است و گروه تحقیقاتی UNIFESP بیش از یک دهه است که در وادی فعالیت می‌کند. آنها بر اساس شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، نشان داده‌اند که القاء و حفظ صرع از طریق فعالیت غیرسیناپسی رخ می‌دهد، در یک پژوهش دیگر در سال 2015، این گروه  چگونگی فعالیت غیرسیناپسی صرعی در شکل‌گیری هیپوکامپ تحت تأثیر تزریق اسید کاینیک قرار می‌گیرد را مورد‌بررسی قرار داده و نشان دادند که عناصر درگیر در رویدادهای غیرسیناپسی اهداف بالقوه برای داروهای درمان اختلالات عصبی هستند که در آن‌ها افزایش تحریک پذیری ذاتی یک مشکل است. سپس قوانین ساده‌ای برای یادگیری، الهام گرفته از بینش‌های اخیر یادگیری ماشینی و سازگار با یک شبکه عصبی اسپایکینگ واقعی، پیشنهاد کرده و نشان دادند که ادغام مکانیسم‌های تعامل غیرسیناپسی همگرایی مجموعه سلولی را بهبود می‌بخشد. در سال 2020، این گروه برای اولین بار پیشنهاد کرد که چگونه علوم اعصاب محاسباتی (CN) امکان پیشگیری از مرگ ناگهانی غیرمنتظره در صرع (SUDEP) را فراهم می‌کند و منجر به بینش بهتر در مورد مکانیسم‌های محرک می‌شود. اخیراً نیز یک مدل اپیدمیولوژیک ارائه کرده‌اند که از داده‌های گذشته واقعی توسعه یافته است تا اثربخشی استراتژی‌های مختلف واکسیناسیون علیه COVID-19 و به ویژه نقش افراد با تعداد تماس‌های بسیار بالاتر در گسترش ویروس را بررسی کند.

🔹 از این داده‌ها و دیدگاه‌ها می‌توان مشاهده کرد که پایه‌های فیزیکی مهم‌ترین بیماری‌های عصبی (صرع، بیماری آلزایمر و سایر زوال عقل‌ها، بیماری عروق مغزی، تومورهای سیستم عصبی مرکزی، پارکینسون و بیماری‌های سیستم حرکتی، علاوه بر رتینوپاتی‌ها و بیماری‌های التهابی و عفونی سیستم عصبی مرکزی) نیاز به بررسی بیشتر در پرتو یک رویکرد ریاضی دقیق دارند که بیانگر اهمیت و لزوم گسترش مطالعات نوروفیزیک می‌باشد.

🔰 Credits:
Neurophysics: Understanding brain activity with modeling complex systems mathematics
Fulvio A. Scorza, et al

#⃣ #Neurophysics
#⃣ #Translational_Science

➡️ @IDSchools
➡️ @IDS_Physics