شلیک های مناسب در بیماری

ما به دنبال یک درمان و واکسن موثر برای ویروس کرونا و عفونت آن هستیم. در حال حاضر داروهایی با اثربخشی اثبات شده نداریم. با این حال، راه دیگری برای مبارزه با بیماری ها وجود دارد که بیشتر به دنیای فناوری مربوط می شود تا زیست شناسی و پزشکی ...

در سال 1998، یعنی. در زمانی که یک کاشف آمریکایی، کوین تریسی (1)، آزمایش‌های خود را روی موش‌ها انجام داد، هیچ ارتباطی بین عصب واگ و سیستم ایمنی بدن مشاهده نشد. چنین ترکیبی تقریباً غیرممکن تلقی می شد.

اما تریسی از وجودش مطمئن بود. او یک محرک الکتریکی دستی را به عصب حیوان متصل کرد و با "شات های" مکرر آن را درمان کرد. سپس به موش TNF (فاکتور نکروز تومور)، پروتئینی که با التهاب هم در حیوانات و هم در انسان مرتبط است، داد. قرار بود حیوان ظرف یک ساعت به شدت ملتهب شود، اما در معاینه مشخص شد که TNF تا 75 درصد مسدود شده است.

معلوم شد که سیستم عصبی به عنوان یک پایانه کامپیوتر عمل می کند که با آن می توانید قبل از شروع عفونت از عفونت جلوگیری کنید یا توسعه آن را متوقف کنید.

تکانه های الکتریکی برنامه ریزی شده صحیح که بر سیستم عصبی تأثیر می گذارند می توانند جایگزین اثرات داروهای گران قیمتی شوند که نسبت به سلامتی بیمار بی تفاوت نیستند.

کنترل از راه دور بدنه

این کشف شعبه جدیدی به نام افتتاح کرد بیوالکترونیک، که بیشتر و بیشتر به دنبال راه حل های فنی مینیاتوری برای تحریک بدن است تا پاسخ های دقیق برنامه ریزی شده را برانگیزد. این تکنیک هنوز در مراحل اولیه است. علاوه بر این، نگرانی های جدی در مورد ایمنی مدارهای الکترونیکی وجود دارد. با این حال، در مقایسه با داروسازی، مزایای زیادی دارد.

در ماه می 2014، تریسی به نیویورک تایمز گفت فناوری های بیوالکترونیک می توانند با موفقیت جایگزین صنعت داروسازی شوند و در سالهای اخیر بارها آن را تکرار کرده است.

شرکتی که او تأسیس کرد، SetPoint Medical (2)، برای اولین بار دو سال پیش درمان جدید را برای یک گروه دوازده نفره از داوطلبان بوسنی و هرزگوین اعمال کرد. محرک‌های کوچک عصب واگ که سیگنال‌های الکتریکی منتشر می‌کنند در گردن آنها کاشته شده‌اند. در هشت نفر، آزمایش موفقیت آمیز بود - درد حاد فروکش کرد، سطح پروتئین های پیش التهابی به حالت عادی بازگشت، و مهمتر از همه، روش جدید عوارض جانبی جدی ایجاد نکرد. سطح TNF را تا حدود 80 درصد کاهش داد، بدون اینکه به طور کامل آن را از بین ببرد، همانطور که در مورد دارو درمانی وجود دارد.

2. تراشه بیوالکترونیک SetPoint Medical

پس از سال ها تحقیق آزمایشگاهی، در سال 2011، ست پوینت مدیکال با سرمایه گذاری شرکت داروسازی گلکسو اسمیت کلاین، آزمایشات بالینی ایمپلنت های محرک عصبی را برای مبارزه با بیماری ها آغاز کرد. دو سوم از بیماران شرکت کننده در این مطالعه که ایمپلنت های بلندتر از 19 سانتی متر در گردن متصل به عصب واگ داشتند، بهبود، کاهش درد و تورم را تجربه کردند. دانشمندان می گویند این تازه آغاز راه است و آنها برنامه هایی برای درمان آنها با تحریک الکتریکی سایر بیماری ها مانند آسم، دیابت، صرع، ناباروری، چاقی و حتی سرطان دارند. البته، همچنین عفونت هایی مانند COVID-XNUMX.

به عنوان یک مفهوم، بیوالکترونیک ساده است. به طور خلاصه، سیگنال هایی را به سیستم عصبی منتقل می کند که به بدن می گوید بهبود یابد.

با این حال، مثل همیشه، مشکل در جزئیات است، مانند تفسیر صحیح و ترجمه زبان الکتریکی سیستم عصبی. امنیت موضوع دیگری است. پس از همه، ما در مورد دستگاه های الکترونیکی که به صورت بی سیم به یک شبکه متصل هستند صحبت می کنیم (3) که به معنی - است.

همانطور که او صحبت می کند آناند راگوناتاناستاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه پردو، بیوالکترونیک "به من کنترل از راه دور بدن کسی را می دهد." این هم یک آزمایش جدی است. کوچک سازیاز جمله روش‌هایی برای اتصال مؤثر به شبکه‌های نورون‌ها که امکان دستیابی به مقادیر مناسب داده را فراهم می‌کند.

منبع 3 ایمپلنت های مغزی که به صورت بی سیم ارتباط برقرار می کنند

بیوالکترونیک را نباید با آن اشتباه گرفت بیوسیبرنتیک (یعنی سایبرنتیک بیولوژیکی) و نه با بیونیک (که از بیوسیبرنتیک برخاسته است). اینها رشته های علمی مجزا هستند. وجه مشترک آنها ارجاع به دانش بیولوژیکی و فنی است.

بحث در مورد ویروس های فعال نوری خوب

امروزه، دانشمندان در حال ساخت ایمپلنت‌هایی هستند که می‌توانند مستقیماً با سیستم عصبی ارتباط برقرار کنند تا با مشکلات مختلف سلامتی، از سرطان گرفته تا سرماخوردگی، مبارزه کنند.

اگر محققان موفق می شدند و بیوالکترونیک گسترده می شد، میلیون ها نفر روزی می توانستند با رایانه های متصل به سیستم عصبی خود راه بروند.

در قلمرو رویاها، اما نه کاملاً غیر واقعی، به عنوان مثال، سیستم‌های هشدار اولیه وجود دارند که با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی، فوراً "بازدید" چنین ویروس کرونا را در بدن تشخیص می‌دهند و سلاح‌های (دارویی یا حتی نانوالکترونیکی) را به سمت آن هدایت می‌کنند. . متجاوز تا زمانی که به کل سیستم حمله کند.

محققان در تلاش برای یافتن روشی هستند که سیگنال‌های صدها هزار نورون را به طور همزمان درک کند. ثبت و تجزیه و تحلیل دقیق برای بیوالکترونیک ضروری استبه طوری که دانشمندان می توانند ناسازگاری بین سیگنال های عصبی اساسی در افراد سالم و سیگنال های تولید شده توسط یک فرد مبتلا به یک بیماری خاص را شناسایی کنند.

روش سنتی برای ثبت سیگنال‌های عصبی، استفاده از پروب‌های کوچک با الکترودهای درونی است که به آنها می‌گویند. برای مثال، یک محقق سرطان پروستات می‌تواند گیره‌هایی را به عصب مرتبط با پروستات در یک موش سالم بچسباند و فعالیت را ثبت کند. همین کار را می توان با موجودی انجام داد که پروستاتش برای تولید تومورهای بدخیم اصلاح ژنتیکی شده است. مقایسه داده‌های خام هر دو روش به ما امکان می‌دهد تشخیص دهیم که سیگنال‌های عصبی در موش‌های مبتلا به سرطان چقدر متفاوت است. بر اساس چنین داده هایی، یک سیگنال اصلاحی می تواند به نوبه خود به یک دستگاه بیوالکترونیک برای درمان سرطان برنامه ریزی شود.

اما معایبی دارند. آنها می توانند هر بار فقط یک سلول را انتخاب کنند، بنابراین داده های کافی برای دیدن تصویر بزرگ جمع آوری نمی کنند. همانطور که او صحبت می کند آدام ای کوهناستاد شیمی و فیزیک در هاروارد، "مثل تلاش برای دیدن اپرا از طریق نی است."

کوهن، یک متخصص در زمینه در حال رشد تماس گرفت اپتوژنتیک، معتقد است که می تواند بر محدودیت های وصله های خارجی غلبه کند. تحقیقات او سعی دارد از اپتوژنتیک برای رمزگشایی زبان عصبی بیماری استفاده کند. مشکل این است که فعالیت عصبی از صدای تک تک نورون ها ناشی نمی شود، بلکه از کل ارکستری از آنها که در ارتباط با یکدیگر عمل می کنند، ناشی می شود. مشاهده یک به یک به شما یک دید کلی نمی دهد.

اپتوژنتیک در دهه 90 آغاز شد، زمانی که دانشمندان می‌دانستند پروتئین‌هایی به نام اپسین در باکتری‌ها و جلبک‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض نور، الکتریسیته تولید می‌کنند. اپتوژنتیک از این مکانیسم استفاده می کند.

ژن های اپسین در DNA یک ویروس بی ضرر وارد می شود و سپس به مغز یا عصب محیطی سوژه تزریق می شود. با تغییر توالی ژنتیکی ویروس، محققان نورون‌های خاصی را هدف قرار می‌دهند، مانند نورون‌هایی که مسئول احساس سرما یا درد هستند، یا مناطقی از مغز که مسئول اعمال یا رفتارهای خاص هستند.

سپس یک فیبر نوری از طریق پوست یا جمجمه وارد می شود که نور را از نوک خود به محل قرارگیری ویروس منتقل می کند. نور حاصل از فیبر نوری اپسین را فعال می کند که به نوبه خود بار الکتریکی را هدایت می کند که باعث "روشن شدن" نورون می شود (4). بنابراین، دانشمندان می‌توانند واکنش‌های بدن موش‌ها را کنترل کرده و باعث خواب و پرخاشگری به دستور شوند.

4. نورون توسط نور کنترل می شود

اما قبل از استفاده از اپسین ها و اپتوژنتیک برای فعال کردن نورون های درگیر در برخی بیماری ها، دانشمندان نه تنها باید تعیین کنند که کدام نورون ها مسئول این بیماری هستند، بلکه نحوه تعامل بیماری با سیستم عصبی را نیز تعیین کنند.

مانند کامپیوتر، نورون ها صحبت می کنند زبان باینری، با یک فرهنگ لغت بر اساس روشن یا خاموش بودن سیگنال آنها. ترتیب، فواصل زمانی و شدت این تغییرات، نحوه انتقال اطلاعات را تعیین می کند. با این حال، اگر بتوان بیماری را به زبان خود صحبت کرد، مترجم لازم است.

کوهن و همکارانش احساس کردند که اپتوژنتیک می تواند از عهده آن برآید. بنابراین آنها این فرآیند را به صورت معکوس توسعه دادند - به جای استفاده از نور برای فعال کردن نورون ها، آنها از نور برای ثبت فعالیت خود استفاده می کنند.

Opsins می تواند راهی برای درمان انواع بیماری ها باشد، اما دانشمندان به احتمال زیاد نیاز به ساخت دستگاه های بیوالکترونیکی دارند که از آنها استفاده نمی کنند. استفاده از ویروس های اصلاح شده ژنتیکی برای مسئولان و جامعه غیرقابل قبول خواهد شد. علاوه بر این، روش اپسین مبتنی بر ژن درمانی است که هنوز موفقیت قانع کننده ای در آزمایشات بالینی به دست نیاورده است، بسیار پرهزینه است و به نظر می رسد خطرات جدی برای سلامتی دارد.

کوهن دو گزینه را ذکر می کند. یکی از آنها با مولکول هایی مرتبط است که مانند اپسین ها رفتار می کنند. دومی از RNA برای تبدیل شدن به پروتئینی شبه اپسین استفاده می کند، زیرا DNA را تغییر نمی دهد، بنابراین هیچ خطر ژن درمانی وجود ندارد. با این حال مشکل اصلی تامین نور در منطقه. طرح‌هایی از ایمپلنت‌های مغزی با لیزر یکپارچه وجود دارد، اما برای مثال کوهن استفاده از منابع نور خارجی را مناسب‌تر می‌داند.

در دراز مدت، بیوالکترونیک (5) نوید یک راه حل جامع برای تمام مشکلات بهداشتی پیش روی بشریت را می دهد. این یک منطقه بسیار آزمایشی در حال حاضر است.

با این حال، غیرقابل انکار بسیار جالب است.