شبیه سازی سیستم عصبی انسان بر مدارهای الکتریکی - وبلاگ هیچکس

به گزارش وبلاگ هیچکس، پیغام طیبی زاده، نویسنده و پژوهشگر فیزیک در گفت وگو با خبرنگار خبرنگاران درباره کتاب میدان های حیاتی - که اثری درباره عصب شناختی کوانتومی است- گفت: در سال های تحصیل و تدریس رشته فیزیک کوانتومی همیشه ایده های نو در ذهنم خطور می کرد و هرکدام در نمودار ذهنی من، نوعی اندیشه تداخلی ایجاد می کرد؛ از این نظر که می دیدم بسیاری از روابط مکانیک کوانتومی و فیزیک کوانتومی با دنیا زیست شناختی ارتباط نزدیکی دارد. توجه کنید که فیزیک را از مکانیک کوانتومی متمایز کردم؛ زیرا این دو با هم متفاوت هستند! دلیل را خواهم گفت. این فرایند ادامه داشت تا اینکه سال 1398 با پیشنهاد یکی از صاحب نظران در حوزه تحقیقات فیزیک نوین، به خدمت دکتر ابوالفضل همتی رهنمون شدم. از آن موقع کار مشترکمان شروع شد. کتابی متنوع با حجمی بسیار زیاد. با توجه به مطالب وسیعی که در فصول مشبع جلد اول گنجانده شده بود، کتاب را به نام میدان های حیاتی نام نهادیم.

وی اضافه کرد: دامنه مطالب کتاب از جلد اول تا جلد حاضر -که از سوی نشر شاملو منتشر شده- بسیار وسیع است. در جلد اول، نه تنها سیستم عصبی انسان را مورد آنالیز قرار دادیم؛ بلکه تا آنجا پیش رفتیم که تمامی سیستم عصبی انسان را بر روی مدارهای الکتریکی یک ابررسانا شبیه سازی نموده و نحوه ارتباط الکترودینامیکی آن را مورد تحقیق قرار دادیم. از طرف دیگر، در جلد دوم ساختار لب های مغزی انسان را تحلیل و سازوکار اندام ها را در حوزه الکترومغناطیس آنالیز کردیم.

طیبی زاده اضافه کرد: حال ممکن است بپرسید این تحقیق تا کجا پیش رفته و چرا مهم است؟ بگذارید این طور صحبت کنیم که عصب شناسی کوانتومی آنالیز کاربردهای فیزیک کوانتومی برای شناخت بیش تر رفتارهای زیست شناختی است. بسیاری از فرایندهای زیست شناختی شامل تبدیل انرژی به اشکال قابل استفاده برای فرایندهای بیوشیمی و از نظر جوهره مکانیکی، کوانتومی هستند. این چنین فرایندهایی شامل واکنش های بیوشیمیایی، جذب نور از طریق چشم، تشکیل حالت های الکترومغناطیسی تحریک، انتقال انرژی برانگیخته و انتقال الکترون ها و پروتون ها (یون های هیدروژن) در فرایندهای شیمیایی مانند فتوسنتز، بویایی و تنفس سلولی هستند.

به گفته طیبی زاده، اساساً یکی از جنبه های اصیل این کتاب چندین جلدی را بر پایه ساختار تنفسی انسان و ارتباط آن با تمامی اجزا و مراتب فیزیکی قرار داده ایم. در حقیقت علم نوین عصب شناسی کوانتومی و تفکر اصلی آن در کتاب حیات چیست و مغز و ماده فیزیکدان معاصر، اروین شرودینگر مطرح شد و ما از اندیشه او بهره گرفته به تألیف این کتاب پرداختیم. در واقع او بود که در سخنرانی های سال 1944 میلادی به آنالیز پدیده های حیاتی در مکانیک کوانتومی پرداخت و فیزیک کوانتومی را تحت الشعاع قرار داد.

وی درباره ارتباط عصب شناسی و فیزیک کوانتومی گفت: انسان در هر وضعیتی، از حواس خود براى کسب و ارزیابى داده های ورودی بهره می گیرد. قابلیت مغز براى کشف دنیا پیرامون بسته به تأثیرات امواج الکترومغناطیسی است که با محیط پیرامون و دنیا خود داد و ستد می نماید؛ اما محیط فیزیک مغز دارای محدودیت است، زیرا متکى به امواج الکترومغناطیسی وارد از طریق حواس بوده و محدودیت هاى طبیعى حواس، ظرفیت مغز را محدود می نماید. بررسى نحوه عملکرد مغز انسان نشان می دهد که این عضو از میلیون ها نورون تشکیل شده است و هر یک از اعضای بدن نیز داراى مراکز عصبى خاصى در مغز است. امواج از طریق هریک از حواس به یاری فرایندهای الکترومغناطیسی از طریق نورون ها منتقل می شود. مغز تمامى اطلاعات لازم را به صورت الگوهاى امواج الکترومغناطیسی بین نورون ها دریافت و پس از تجزیه و تحلیل، همه داده های لازم را جهت عملکرد خویش انتقال می دهد.

طیبی زاده گفت: هنگامى که تحریکات و بارهای الکتریکى حامل جریان و میدان الکتریکی و مغناطیسی، به مغز رسیدند، الگوهاى الکترومغناطیسی و به تبعیت از آن، شیمیایى را عرضه می نمایند. مغز، این الگوها را با اطلاعاتى که از قبل در حافظه ذخیره شده، مقایسه نموده و نتیجتاً انسان بر اساس تفسیر داده های ذخیره شده در حافظه نسبت به وضعیتى که با آن روبرو می شود، واکنش نشان می دهد.

وی اضافه کرد: این درک رفتار دقیقا مسئله مورد بحث در عصب شناسی کوانتومی است. یکی از مسائل مورد بحث علیت معکوس است. همان طور که در جلد دوم کتاب آنالیز نموده ایم، برای مثال فردی که در چند روز گذشته فعالیت های زیادی انجام داده است، طبیعی است که احساس خستگی کند؛ بنابراین انجام فعالیت های زیاد باعث شده است که فرد خسته شود؛ اما اگر پیش از انجام کاری خستگی حاصل از آن را تجربه کند، چه علتی برای این خستگی دارد؟ این فرایند در مکانیک کوانتومی به اصل علیت بر می شود؛ طبق قواعد علیت معکوس در مکانیک کوانتومی یک معلول، پیش از رخ دادن علتش، اتفاق می افتد؛ بنابراین پدیده های زیست شناختی مورد بحث در واقع تصویری از مکانیک کوانتومی هستند.

طیبی زاده اعلام کرد: یک مثال دیگر در خصوص پدیده های زیست کوانتومی، اثر پروانه ای است که در جلد دوم، در خصوص انسان آن را شرح داده ایم. اثر پروانه ای نام پدیده ای است که به علت حساسیت ساختار عصبی انسان به شرایط اولیه ایجاد می شود. این پدیده به این اشاره می نماید که تغییری کوچک در یک سیستم -مثل جو زمین- (بال زدن پروانه) می تواند سبب تغییرات شدید (وقوع طوفان در کشوری دیگر) در آینده شود. ببینید همه این ها روابط کوانتومی را در ساختار عصبی انسان یا هر سیستمی به تصویر می کشد.

این پژوهشگر گفت: با توجه به سرفصل های فوق باید یادآور شد که مطالعه علم فیزیک ما را برخوردار از مجموعه ای قوانین و روابطی ریاضی نموده که از طریق آن ها شناخت نتایج وقایع فیزیکی همانند حرکت، جاذبه، الکترومغناطیس، نیروهای هسته ای، مکانیک کوانتومی و نسبیت را در تمامی حوزه های بیوشیمی اعصاب امکان پذیر می سازد. مطالعه در هر یک از این زمینه ها، ما را با اندیشه ها و نتایجی متفاوت نسبت به وجود و واقعیت آن روبرو می نماید؛ ولی کوشش اخیر ما همیشه معطوف به خلاصه کردن همه نیروهای طبیعت در امتداد یک سری از قوانین و فرمول های واحد بوده که به تئوری وحدت بزرگ معروف است.

منبع: ایبنا - خبرگزاری کتاب ایران