تمنح زمالات أرامونت الحرية للتركيز على الأبحاث عالية المخاطر والمكافآت العالية –

تسعى مجموعة جديدة من العلماء الشباب إلى إجراء أبحاث عالية المخاطر وعالية المكافأة في مجالات الحياة والعلوم الفيزيائية والهندسة والطب. وتشمل مشاريعهم دراسة الكلاب لتحديد المؤشرات الحيوية للدماغ التي يمكن أن تسلط الضوء على صحة الإنسان، وفحص مياه الصرف الصحي للكشف عن مخاطر الإصابة بالسرطان في المجتمعات، والكشف عن الأهداف المناعية الخفية التي تعمل الفيروسات بجهد أكبر لإخفائها، وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية قيمة باستخدام الكهرباء المتجددة. هؤلاء العلماء هم من بين أولئك الذين يدعمهم صندوق زمالة أرامونت لأبحاث العلوم الناشئة، وهو أمر أساسي لتحفيز الاكتشافات التي تحدث عندما يتمتع الباحثون بالحرية في متابعة مسارات غير تقليدية.

يوفر الصندوق دعمًا حيويًا لأعضاء هيئة التدريس وباحثي ما بعد الدكتوراه في بداية حياتهم المهنية عبر كلية الآداب والعلوم، وكلية الطب بجامعة هارفارد، وكلية هارفارد تي إتش تشان للصحة العامة، وكلية جون إيه بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد. تم إنشاء البرنامج في عام 2017، وقد دعم البرنامج 30 عالمًا في بداية حياتهم المهنية حتى الآن. واستجابة للحاجة الملحة لدعم الأبحاث بعد تخفيض التمويل الفيدرالي، فإن هدية سخية جديدة تضاعف حجم مجموعة هذا العام مقارنة بالعام السابق. يسعى الفائزون العشرة إلى تحقيق أولويات بحثية عاجلة في جميع المدارس الأربع.

قال جون شو، نائب العميد الأول للأبحاث: “يُعد الدعم في بداية الحياة المهنية أمرًا تمكينيًا للغاية لأعضاء هيئة التدريس والباحثين”. “إلى جانب الشبكة القوية من خريجي أرامونت، يوفر هذا البرنامج فرصة لا تقدر بثمن لعلماء الجامعة الواعدين.”

الزملاء الجدد لهذا العام والمشاريع المدعومة هم:

“فيزياء الذكاء: ربط التمثيلات العصبية وسلامة الذكاء الاصطناعي ومواءمته”

تؤثر أنظمة الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد على القرارات التي تشكل حياة البشر والمجتمعات، من الطب والعلوم إلى التعليم والقانون والحرب. ومن الأهمية بمكان مواءمة أهداف هذه الأنظمة مع القيم الإنسانية لضمان أنها تخدم ازدهار الإنسان. يتطلب هذا التوافق فهمًا عميقًا لكيفية تمثيل أنظمة الذكاء الاصطناعي للمعلومات ومعالجتها والتصرف بناءً عليها، ويوازي سؤالًا طويل الأمد في علم الأعصاب الحسابي: كيف ينشأ السلوك الذكي من أنماط النشاط العصبي؟ ومن خلال تحديد المبادئ التي تحكم كيفية تنظيم الأنظمة العصبية للمعلومات وتحويلها، يهدف تشونغ إلى إنشاء أساس نظري للأنظمة الذكية التي تكون قابلة للتفسير وقوية وتتوافق مع نوايا الإنسان.

“تمكين الحوسبة الكمومية غير المتجانسة عبر هندسة الأجهزة الفوقية ذات الشعاع الجزيئي لمحول الطاقة الكمي”

تتمتع أجهزة الكمبيوتر الكمومية بالقدرة على حل المشكلات الملحة في اكتشاف الأدوية وتحسينها ومحاكاتها؛ ومع ذلك، فإن العامل المقيد هو أن أفضل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تعمل على نوع واحد من الكيوبتات، وهي الوحدات الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمومية. كحل محتمل، يتصور داي بنية يمكن أن تعمل فيها أنواع الكيوبتات المختلفة معًا على منصة واحدة للعمل بشكل جماعي بشكل أفضل من أي نوع منفرد. في هذا النظام، يجب أن تكون هناك طريقة لتبادل المعلومات الكمومية بين أنواع الكيوبتات. ولمواجهة هذا التحدي، سيقوم داي ببناء محول طاقة كمي قادر على العمل كحلقة وصل مبردة بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

“مراقبة مياه الصرف الصحي للأهداف المتعلقة بالسرطان لتقييم المخاطر على مستوى المجتمع والتدخلات القائمة على الأدلة”

تحتوي مياه الصرف الصحي في المجتمع على ثروة من المعلومات. من المعروف أن بعض الفيروسات والبكتيريا والمواد المسببة للسرطان البيئية – والتي ينتهي الكثير منها في مياه الصرف الصحي – هي عوامل معروفة لخطر الإصابة بالسرطان ولكن نادرًا ما تتم مراقبتها على مستوى السكان. تسعى هيلي إلى تطوير طرق للكشف عن الإشارات المرتبطة بالسرطان في مياه الصرف الصحي، وتجريب نهجها الجديد في المجتمعات التي تعاني من أعباء السرطان المختلفة لتقييم قدرة مياه الصرف الصحي على الكشف عن النقاط الساخنة ذات المخاطر المرتفعة. إذا نجحت مراقبة مياه الصرف الصحي، فيمكن أن توفر نهجًا منخفض التكلفة ومنصفًا لتقييم اتجاهات السرطان مع مرور الوقت وتخصيص موارد الصحة العامة بشكل أفضل.

“استهداف المرونة العصبية الوراثية: استخدام نموذج الكلاب لتحديد المؤشرات الحيوية للدماغ التي تحمي من صدمات الحياة المبكرة”

إن فهم كيفية تفاعل الجينات مع البيئة لإنتاج السلوك هو المفتاح لفك رموز الأسباب التي تجعل الأشخاص الذين يعانون من نفس الصدمة يمكن أن يكون لديهم نتائج مختلفة على الصحة العقلية. ومع ذلك، اقتصرت الأبحاث الانتقالية على الدراسات البشرية، التي يصعب السيطرة عليها، ودراسات القوارض، التي لا يمكنها تكرار التعقيد البشري بشكل كامل. يستفيد هيشت من الكلاب المنزلية كنموذج جديد، لأنها تتمتع بجينات وراثية بسيطة نسبيًا ولكنها تشترك في الضغوطات البشرية. بعد أن أنشأ بالفعل خط أنابيب لتصوير أعصاب الكلاب، ستضيف هيشت 100 عملية مسح لربط البيانات الجينية والدماغية والسلوكية في الكلاب التي تعرضت سابقًا للصدمات. باستخدام هذه الأساليب، أصبح مختبرها في وضع يسمح له بتطوير إطار جديد للصحة العقلية البشرية.

“الاستفادة من نموذج العدوى الفيروسية لتحديد علاجات أمراض البنكرياس الالتهابية”

يمكن أن تسبب عدوى فيروس كوكساكي ضررًا شديدًا للبنكرياس، وهو عضو حيوي ينظم نسبة الجلوكوز في الدم. يساهم عدم تنظيم هذه الوظائف في الإصابة بأمراض مثل التهاب البنكرياس والسكري من النوع الأول. سيستفيد مشروع هوغلاند من الأساليب الفريدة لتحسين فهمنا وعلاجنا لأمراض البنكرياس وتحديد ما إذا كانت عدوى فيروس كوكساكي لها آثار طويلة المدى على وظيفة البنكرياس حتى بعد إزالة الفيروس. ستقوم بتطوير نظام تتبع جديد لمتابعة الخلايا الناجية المصابة سابقًا بمرور الوقت وتقييم التأثير على وظائف البنكرياس. سيمكن هذا العمل من تحديد المسارات المستهدفة التي يمكن أن تحسن النتائج وترشد الاستراتيجيات الجديدة لتحديد عوامل الخطر وعلاج الأمراض.

“فك رموز بيولوجيا طول العمر والمرونة المعرفية على مدى أربعة عقود: دمج علم الشيخوخة وعلم السكان”

تعيش مجموعة صغيرة من الأشخاص حتى عمر 100 عام وما فوق مع الحفاظ على الوظيفة الإدراكية الجيدة. وعلى الرغم من الأبحاث المتزايدة والاهتمام المستمر، لا تزال هناك فجوات رئيسية في فهم طول العمر الاستثنائي هذا. يقدم مشروع ما فرصة غير مسبوقة للتغلب على القيود الرئيسية للدراسات السابقة من خلال تطبيق التقدم في تكنولوجيا اكتشاف العلامات الحيوية على مجموعة من جامعة هارفارد مدتها 40 عامًا مع بيانات مكثفة عن أنماط الحياة، والتاريخ الطبي، وعينات الدم التي تم جمعها بشكل متكرر من منتصف العمر فصاعدا. من خلال التركيز على المؤشرات الحيوية المرتبطة بعمليات الشيخوخة الأساسية ومرض الزهايمر، يهدف ما إلى تحديد التوقيعات البيولوجية المبكرة وعوامل نمط الحياة التي تتنبأ بطول العمر الاستثنائي والمرونة المعرفية.

“رسم خريطة للواجهة الميكروبيومية المناعية من خلال اكتشاف مستضد وحيد الخلية قابل للتطوير”

تساعد الخلايا التائية في تنسيق الاستجابات المناعية من خلال التعرف على تهديدات معينة، أو مستضدات، من خلال مستقبلات موجودة على سطحها تسمى TCRs. يحتاج العلماء إلى معرفة المستضدات التي تتعرف عليها TCRs الفردية لتحسين العلاجات المناعية للسرطان والمناعة الذاتية والأمراض المعدية. ومع ذلك، فإن التقنيات الحالية لتحديد أزواج مستضدات TCR لا تتوسع بشكل جيد وتكافح في بيئات الأنسجة المعقدة مثل الأمعاء أو الأورام. يقترح مشروع ناغاشيما نهجًا جديدًا مصممًا لتحديد الآلاف من أزواج TCR ومستضدات في تجربة واحدة، مما يوفر دليلاً على مفهوم أن اكتشاف المستضد يمكن أن يوجه الهندسة العقلانية للمجتمعات الميكروبية في الأمعاء لقمع الالتهاب. ويمكن أن ينطبق هذا النهج أيضًا على الأورام، وأمراض المناعة الذاتية، واللقاحات، مما يتيح تحكمًا أكثر دقة في المناعة الخاصة بمستضد محدد.

“تطوير الأساليب التجريبية للكشف عن الكيمياء الذرية التي تقود تكوين الجزيئات المعقدة في الفضاء”

الجليد بين النجوم عبارة عن مختبرات كيميائية نشطة حيث تتجمع الذرات والجزيئات البسيطة لتكوين جزيئات عضوية متزايدة التعقيد بذور تشكيل النجوم والكواكب والمذنبات. لكن العلماء لا يفهمون تمامًا كيفية عمل هذه التفاعلات. سيقوم بياسينتينو بدراسة التفاعلات من خلال دمج مصدر ذرات الموجات الدقيقة في غرفة التبريد الفائق الفراغ (UHV)، ثم استخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لمراقبة التفاعل. يمكن أن يكشف البحث عن مسارات للجزيئات العضوية المعقدة مع دعم الاستكشاف المنهجي للكيمياء بوساطة الذرة، وسيمكن نظام UHV المحدث من إجراء دراسات خاضعة للرقابة للتفاعلات في البيئات الكيميائية الفلكية مع توفير توصيل نظيف وقابل للتكرار للأنواع الذرية والراديكالية.