التعرّف على التوحد بناءً على الذكاء الاصطناعي من خلال التصوير الطيفي الفائق لاكتشاف الإجهاد التأكسدي في خلايا الدم الحمراء لدى الأطفال

لماذا قد تكشف قطرة دم عن إجهاد خفي

لطالما اشتبه الأطباء في أن العديد من الأمراض تتلف خلايانا بصمت قبل سنوات من ظهور الأعراض، لكنهم افتقروا إلى أدوات بسيطة لرؤية هذا الضرر المبكر. تستكشف هذه الدراسة طريقة جديدة لقراءة ذلك الضرر الخفي من قطرة دم واحدة، باستخدام تصوير متقدم والذكاء الاصطناعي. يركز العمل على الأطفال المصابين بالتوحد، لكن النهج قد يساعد في نهاية المطاف على مراقبة مجموعة واسعة من الحالات المرتبطة بـ«التآكل الخلوي».

طريقة جديدة لمراقبة خلايا الدم

خلايا الدم الحمراء لا تنقل الأكسجين فحسب؛ فغشاؤها الخارجي الدقيق يسجل أيضاً الضغوط الكيميائية التي تعرض لها الشخص. عندما يتعرّض الجسم للإجهاد التأكسدي — أي اختلال التوازن بين الجزيئات التفاعلية الضارة ودفاعات الجسم — فإن بعض الدهون الحساسة في هذا الغشاء تكون من بين الأهداف الأولى. بدلاً من البحث عن مركب كيميائي واحد محدد، استخدم الباحثون التصوير الطيفي الفائق، تقنية تلتقط كيف يبعثر كل بُقعة صغيرة من الخلية الضوء عبر ألوان متعددة، تفوق ما تراه أعيننا. يصبح كل بكسل نوعاً من بصمة لونية تعكس كل من الجزيئات الموجودة وكيفية ترتيبها في الغشاء.

بناء خريطة للخلايا السليمة والمجهدة

لفهم أثر الإجهاد التأكسدي على خلايا الدم الحمراء، أنشأ الفريق أولاً نموذجاً مخبرياً مضبوطاً. جمعوا عينات دم صغيرة من بالغين أصحاء وعرضوا بعض العينات بلطف لبيروكسيد الهيدروجين، عامل مؤكسد معروف. باستخدام مجهر حيّ مظلم بطيف واسع، سجلوا أنماط تشتت الضوء التفصيلية من العديد من الخلايا الفردية ثم جمعوا هذه الأنماط إلى ثمانية «تواقيع طيفية» متكررة. وبالتوازي، حلّلوا كيميائياً دهون الغشاء وأكدوا أن التأكسد قلّص الدهون المتعددة غير المشبعة الحساسة وزاد الدهون المشبعة الأكثر صلابة. تحركت تواقيع طيفية محددة بشكل متسق عندما حدث هذا إعادة التشكيل الكيميائي، مبينة أن طريقة التصوير تستطيع «رؤية» تغيّرات هيكلية في الغشاء دون لمس الخلايا أو إضافة صبغات.

تطبيق الطريقة على أطفال مصابين بالتوحد

بوجود هذا المرجع، انتقل الباحثون إلى عينات دم من 27 صبياً مصاباً باضطراب طيف التوحد و31 صبياً نمطياً من الناحية العصبية مماثلين في العمر والحجم. صوروا خلايا الدم الحمراء من كل طفل باستخدام بروتوكول طيفي فائق مماثل. اختلفت عدة تواقيع طيفية في الأطفال المصابين بالتوحد عن تلك في الأطفال النمطيين، وكان اتجاه هذه التغيّرات يعكس عن كثب ما رُصد في العينات البالغة المؤكسدة. برزت تِوقيع طيفي واحد مرتبط بغشاء فقد دهوناً هشة واكتسب دهوناً أكثر صلابة كتغير ملحوظ بشكل خاص. أشار هذا إلى نمط شائع: بدا أن خلايا الدم الحمراء لدى العديد من الأطفال المصابين بالتوحد تحمل علامات بصرية تشير إلى زيادة الإجهاد التأكسدي.

ترك الذكاء الاصطناعي لقراءة الأنماط

نظرًا لتعقيد بيانات الطيف الفائق، استخدم الفريق الشبكات العصبية الاصطناعية — نماذج حاسوبية مستوحاة من دوائر الدماغ — لتعلم كيف ترتبط مجموعات التواقيع الطيفية بالتوحد مقابل التطور النمطي. بعد تقسيم البيانات بعناية إلى مجموعات تدريب واختبار وإقصاء المدخلات غير المفيدة، تمكن النظام من تصنيف عينات الأطفال إلى مجموعتي «التوحد» و«النمطي» بدقة إجمالية تقارب 93 في المئة، مع حساسية ونوعية عاليتين. أداة ذكاء اصطناعي ثانية، صُممت لكشف العلاقات الخفية بدل التنبؤ، سلّطت الضوء على توقيع طيفي واحد كمترابط بقوة مع مجموعة التوحد، مما يعزز الفكرة أن نمطاً معيناً من تغيّر الغشاء هو جوهري.

ما الذي قد يعنيه هذا للرعاية المستقبلية

يؤكد المؤلفون أن هذا ليس بعد اختبار تشخيصي للتوحد، ولا ينبغي استخدامه لوضع ملصقات على الأطفال الأفراد. بدلاً من ذلك، تُظهر الدراسة أن أغشية خلايا الدم الحمراء تحمل سجلاً قابلاً للقراءة عن الإجهاد التأكسدي، وأن التصوير الطيفي الفائق المدمج مع الذكاء الاصطناعي يمكنه استخراج هذه المعلومات بسرعة من مجرّد ميكرولترين من الدم، دون إجراءات غازية أو مواد كيميائية مضافة. على المدى الطويل، قد تساعد مقاربات مماثلة الأطباء على تتبع مدى الإجهاد الخفي الذي تتعرض له خلايا الشخص، وتوجيه خيارات شخصية بشأن التغذية والعلاج، ومراقبة ما إذا كانت العلاجات تُعيد أغشية الخلايا إلى حالة أكثر صحة قبل أن تتطور أمراض خطيرة.

الاستشهاد: Vartian, R., Sansone, A., Batani, G. et al. AI-based autism identification from hyperspectral imaging detection of oxidative stress in pediatric red blood cells. Commun Med 6, 266 (2026). https://doi.org/10.1038/s43856-026-01581-y

الكلمات المفتاحية: الإجهاد التأكسدي, خلايا الدم الحمراء, التصوير الطيفي الفائق, التوحد, الذكاء الاصطناعي