კარგად მიმართული კადრები ავადმყოფობაში
ჩვენ ვეძებთ ეფექტურ წამალს და ვაქცინას კორონავირუსისა და მისი ინფექციისთვის. ამ დროისთვის ჩვენ არ გვაქვს დადასტურებული ეფექტურობის წამლები. თუმცა, არსებობს დაავადებებთან ბრძოლის სხვა გზა, რომელიც უფრო მეტად არის დაკავშირებული ტექნოლოგიების სამყაროსთან, ვიდრე ბიოლოგია და მედიცინა...
1998 წელს ე.ი. იმ დროს, როდესაც ამერიკელი მკვლევარი, კევინ ტრეისი (1), ჩაატარა თავისი ექსპერიმენტები ვირთხებზე, არანაირი კავშირი არ დაფიქსირებულა საშოს ნერვსა და ორგანიზმის იმუნურ სისტემას შორის. ასეთი კომბინაცია თითქმის შეუძლებლად ითვლებოდა.
მაგრამ ტრეისი დარწმუნებული იყო არსებობაში. მან ცხოველის ნერვს დააკავშირა ხელის ელექტრული იმპულსის სტიმულატორი და განმეორებითი „გასროლით“ მკურნალობდა. შემდეგ მან ვირთხას მისცა TNF (სიმსივნური ნეკროზის ფაქტორი), ცილა, რომელიც დაკავშირებულია ანთებასთან როგორც ცხოველებში, ასევე ადამიანებში. ცხოველი უნდა გამხდარიყო მწვავე ანთება ერთ საათში, მაგრამ გამოკვლევის შედეგად დადგინდა, რომ TNF 75%-ით იყო დაბლოკილი.
აღმოჩნდა, რომ ნერვული სისტემა მოქმედებდა როგორც კომპიუტერული ტერმინალი, რომლითაც შეგიძლიათ თავიდან აიცილოთ ინფექცია მის დაწყებამდე, ან შეაჩეროთ მისი განვითარება.
სწორად დაპროგრამებული ელექტრო იმპულსები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნერვულ სისტემაზე, შეუძლიათ შეცვალონ ძვირადღირებული წამლების ეფექტი, რომლებიც არ არიან გულგრილი პაციენტის ჯანმრთელობის მიმართ.
სხეულის დისტანციური მართვა
ამ აღმოჩენამ გახსნა ახალი ფილიალი ე.წ ბიოელექტრონიკა, რომელიც ეძებს უფრო და უფრო მეტ მინიატურულ ტექნიკურ გადაწყვეტილებებს სხეულის სტიმულირებისთვის, რათა გამოიწვიოს ყურადღებით დაგეგმილი პასუხები. ტექნიკა ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა. გარდა ამისა, არსებობს სერიოზული შეშფოთება ელექტრონული სქემების უსაფრთხოებასთან დაკავშირებით. თუმცა, ფარმაცევტულ საშუალებებთან შედარებით, მას უზარმაზარი უპირატესობები აქვს.
2014 წლის მაისში ტრეისიმ განუცხადა New York Times-ს ბიოელექტრონულ ტექნოლოგიებს შეუძლია წარმატებით შეცვალოს ფარმაცევტული ინდუსტრია და ხშირად იმეორებდა ბოლო წლებში.
მის მიერ დაარსებულმა კომპანიამ, SetPoint Medical (2), პირველად გამოიყენა ახალი თერაპია თორმეტი მოხალისეთა ჯგუფისთვის ბოსნია და ჰერცეგოვინიდან ორი წლის წინ. მათ კისერში ჩაუნერგეს პაწაწინა ვაგუსის ნერვის სტიმულატორები, რომლებიც ასხივებენ ელექტრულ სიგნალებს. რვა ადამიანში ტესტი წარმატებით დასრულდა - მწვავე ტკივილმა ჩაცხრა, ანთებითი პროტეინების დონე ნორმას დაუბრუნდა და, რაც მთავარია, ახალ მეთოდს სერიოზული გვერდითი მოვლენები არ გამოუწვევია. მან შეამცირა TNF-ის დონე დაახლოებით 80%-ით, მისი სრული აღმოფხვრის გარეშე, როგორც ეს ფარმაკოთერაპიის შემთხვევაშია.
2. ბიოელექტრონული ჩიპი SetPoint Medical
მრავალწლიანი ლაბორატორიული კვლევის შემდეგ, 2011 წელს, SetPoint Medical-მა, რომელშიც ინვესტიცია ჩადო ფარმაცევტულმა კომპანიამ GlaxoSmithKline-მა, დაიწყო ნერვის მასტიმულირებელი იმპლანტების კლინიკური კვლევები დაავადების წინააღმდეგ საბრძოლველად. კვლევის მონაწილე პაციენტთა ორ მესამედს, რომლებსაც ჰქონდათ 19 სმ-ზე გრძელი იმპლანტები კისერზე, რომლებიც დაკავშირებულია საშოს ნერვთან, განიცდიდა გაუმჯობესებას, შემცირდა ტკივილს და შეშუპებას. მეცნიერები ამბობენ, რომ ეს მხოლოდ დასაწყისია და მათ აქვთ გეგმები მათი მკურნალობა სხვა დაავადებების ელექტროსტიმულაციის გზით, როგორიცაა ასთმა, დიაბეტი, ეპილეფსია, უნაყოფობა, სიმსუქნე და კიბოც კი. რა თქმა უნდა, ასევე ინფექციები, როგორიცაა COVID-XNUMX.
როგორც კონცეფცია, ბიოელექტრონიკა მარტივია. მოკლედ, ის ნერვულ სისტემას გადასცემს სიგნალებს, რომლებიც ეუბნებიან ორგანიზმს გამოჯანმრთელებას.
თუმცა, როგორც ყოველთვის, პრობლემა მდგომარეობს დეტალებში, როგორიცაა სწორი ინტერპრეტაცია და ნერვული სისტემის ელექტრული ენის თარგმანი. უსაფრთხოება სხვა საკითხია. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენ ვსაუბრობთ ელექტრონულ მოწყობილობებზე, რომლებიც უსადენოდ არის დაკავშირებული ქსელთან (3), რაც ნიშნავს -.
როგორც ლაპარაკობს ანანდ რაღუნათანი, პერდუს უნივერსიტეტის ელექტრო და კომპიუტერული ინჟინერიის პროფესორი, ბიოელექტრონიკა "მაძლევს ვიღაცის სხეულზე დისტანციური მართვის საშუალებას." ესეც სერიოზული გამოცდაა. მინიატურიზაცია, მათ შორის ნეირონების ქსელებთან ეფექტური დაკავშირების მეთოდები, რაც შესაძლებელს გახდის შესაბამისი რაოდენობის მონაცემების მოპოვებას.
წყარო 3 ტვინის იმპლანტები, რომლებიც უსადენოდ ურთიერთობენ
ბიოელექტრონიკა არ უნდა აგვერიოს ბიოკიბერნეტიკა (ანუ ბიოლოგიური კიბერნეტიკა), არც ბიონიკით (რომელიც წარმოიშვა ბიოციბერნეტიკიდან). ეს არის ცალკეული სამეცნიერო დისციპლინები. მათი საერთო მნიშვნელი არის მითითება ბიოლოგიურ და ტექნიკურ ცოდნაზე.
კამათი კარგი ოპტიკურად გააქტიურებული ვირუსების შესახებ
დღეს მეცნიერები ქმნიან იმპლანტანტებს, რომლებსაც შეუძლიათ უშუალოდ დაუკავშირდნენ ნერვულ სისტემას, რათა ებრძოლონ ჯანმრთელობის სხვადასხვა პრობლემებს, დაწყებული კიბოდან გაციებამდე.
თუ მკვლევარებმა წარმატებას მიაღწიეს და ბიოელექტრონიკა ფართოდ გავრცელდეს, მილიონობით ადამიანს ერთ დღეს შეეძლო სიარული ნერვულ სისტემასთან დაკავშირებული კომპიუტერებით.
სიზმრების სფეროში, მაგრამ არა მთლად არარეალური, არის, მაგალითად, ადრეული გამაფრთხილებელი სისტემები, რომლებიც ელექტრული სიგნალების გამოყენებით მყისიერად აღმოაჩენენ სხეულში ასეთი კოროვირუსის „ვიზიტს“ და მიმართავენ მას იარაღს (ფარმაკოლოგიურ ან თუნდაც ნანოელექტრონულს). . აგრესორი სანამ არ დაესხმება მთელ სისტემას.
მკვლევარები ცდილობენ იპოვონ მეთოდი, რომელიც გაიგებს სიგნალებს ასობით ათასი ნეირონიდან ერთდროულად. ზუსტი რეგისტრაცია და ანალიზი აუცილებელია ბიოელექტრონიკისთვისრათა მეცნიერებს შეეძლოთ გამოავლინონ შეუსაბამობები ჯანმრთელ ადამიანებში ძირითად ნერვულ სიგნალებსა და კონკრეტული დაავადების მქონე პირის მიერ წარმოქმნილ სიგნალებს შორის.
ნერვული სიგნალების ჩაწერის ტრადიციული მიდგომა არის პატარა ზონდების გამოყენება, რომლებსაც შიგნით ელექტროდები ე.წ. პროსტატის კიბოს მკვლევარს, მაგალითად, შეუძლია ჯანსაღი თაგვის პროსტატასთან დაკავშირებულ ნერვზე დამჭერები მიამაგროს და ჩაწეროს აქტივობა. იგივე შეიძლება გაკეთდეს არსებასთან, რომლის პროსტატიც გენეტიკურად მოდიფიცირებულია ავთვისებიანი სიმსივნეების წარმოქმნის მიზნით. ორივე მეთოდის ნედლეული მონაცემების შედარება საშუალებას მოგვცემს დავადგინოთ, რამდენად განსხვავებულია ნერვული სიგნალები კიბოს მქონე თაგვებში. ასეთ მონაცემებზე დაყრდნობით, მაკორექტირებელი სიგნალი თავის მხრივ შეიძლება დაპროგრამდეს ბიოელექტრონულ მოწყობილობად კიბოს სამკურნალოდ.
მაგრამ მათ აქვთ უარყოფითი მხარეები. მათ შეუძლიათ მხოლოდ ერთი უჯრედის არჩევა ერთდროულად, ასე რომ ისინი არ აგროვებენ საკმარის მონაცემებს დიდი სურათის სანახავად. როგორც ლაპარაკობს ადამ ე. კოენიჰარვარდის ქიმიისა და ფიზიკის პროფესორი, „ეს ჰგავს ოპერის დანახვას ჩალის მეშვეობით“.
კოენმა, მზარდი სფეროს ექსპერტმა ე.წ ოპტოგენეტიკა, თვლის, რომ მას შეუძლია გადალახოს გარე პაჩების შეზღუდვები. მისი კვლევა ცდილობს გამოიყენოს ოპტოგენეტიკა დაავადების ნერვული ენის გასაშიფრად. პრობლემა ის არის, რომ ნერვული აქტივობა ცალკეული ნეირონების ხმებიდან კი არ მოდის, არამედ მათი მთლიანი ორკესტრიდან, რომლებიც მოქმედებენ ერთმანეთთან მიმართებაში. სათითაოდ დათვალიერება არ მოგცემთ ჰოლისტურ ხედვას.
ოპტოგენეტიკა 90-იან წლებში დაიწყო, როდესაც მეცნიერებმა იცოდნენ, რომ ბაქტერიებსა და წყალმცენარეებში მყოფი ცილები, რომლებსაც ოპსინს უწოდებენ, გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას სინათლის ზემოქმედებისას. ოპტოგენეტიკა იყენებს ამ მექანიზმს.
ოპსინის გენები შეჰყავთ უვნებელი ვირუსის დნმ-ში, რომელიც შემდეგ შეჰყავთ სუბიექტის ტვინში ან პერიფერიულ ნერვში. ვირუსის გენეტიკური თანმიმდევრობის შეცვლით, მკვლევარები მიზნად ისახავს სპეციფიკურ ნეირონებს, როგორიცაა სიცივის ან ტკივილის შეგრძნებაზე პასუხისმგებელი, ან ტვინის ის სფეროები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან გარკვეულ ქმედებებზე ან ქცევებზე.
შემდეგ, კანის ან თავის ქალაში ოპტიკური ბოჭკო შეჰყავთ, რომელიც სინათლეს გადასცემს მისი წვერიდან ვირუსის მდებარეობის ადგილამდე. ოპტიკური ბოჭკოს სინათლე ააქტიურებს ოპსინს, რომელიც თავის მხრივ ატარებს ელექტრულ მუხტს, რაც იწვევს ნეირონის „განათებას“ (4). ამრიგად, მეცნიერებს შეუძლიათ გააკონტროლონ თაგვების სხეულის რეაქციები, რაც იწვევს ძილს და აგრესიას ბრძანებით.
4. სინათლის მიერ კონტროლირებადი ნეირონი
მაგრამ სანამ ოპსინსა და ოპტოგენეტიკას გამოიყენებდნენ გარკვეულ დაავადებებში ჩართული ნეირონების გასააქტიურებლად, მეცნიერებმა უნდა დაადგინონ არა მხოლოდ რომელი ნეირონები არიან პასუხისმგებელი ამ დაავადებაზე, არამედ როგორ ურთიერთქმედებს დაავადება ნერვულ სისტემასთან.
კომპიუტერების მსგავსად, ნეირონები საუბრობენ ბინარული ენა, ლექსიკონით დაფუძნებული იმის მიხედვით, ჩართულია თუ გამორთული მათი სიგნალი. ამ ცვლილებების თანმიმდევრობა, დროის ინტერვალები და ინტენსივობა განსაზღვრავს ინფორმაციის გადაცემის გზას. თუმცა, თუ დაავადება შეიძლება ჩაითვალოს საკუთარ ენაზე საუბარი, საჭიროა თარჯიმანი.
კოენმა და მისმა კოლეგებმა თვლიდნენ, რომ ოპტოგენეტიკას შეუძლია გაუმკლავდეს მას. ასე რომ, მათ განავითარეს პროცესი საპირისპიროდ - ნაცვლად იმისა, რომ გამოიყენონ შუქი ნეირონების გასააქტიურებლად, ისინი იყენებენ სინათლეს თავიანთი აქტივობის ჩასაწერად.
Opsins შეიძლება იყოს ყველა სახის დაავადების სამკურნალო საშუალება, მაგრამ მეცნიერებს სავარაუდოდ დასჭირდებათ ბიოელექტრონული მოწყობილობების შემუშავება, რომლებიც მათ არ გამოიყენებენ. გენმოდიფიცირებული ვირუსების გამოყენება ხელისუფლებისა და საზოგადოებისთვის მიუღებელი გახდება. გარდა ამისა, ოპსინის მეთოდი დაფუძნებულია გენურ თერაპიაზე, რომელსაც კლინიკურ კვლევებში ჯერ არ მიუღწევია დამაჯერებელი წარმატება, ძალიან ძვირია და, როგორც ჩანს, ჯანმრთელობისთვის სერიოზულ რისკებს შეიცავს.
კოენი ახსენებს ორ ალტერნატივას. ერთ-ერთი მათგანი ასოცირდება მოლეკულებთან, რომლებიც იქცევიან როგორც ოპსინები. მეორე იყენებს რნმ-ს, რათა გარდაიქმნას ოპსინის მსგავს ცილად, რადგან ის არ ცვლის დნმ-ს, ამიტომ არ არსებობს გენური თერაპიის რისკი. თუმცა მთავარი პრობლემა განათების უზრუნველყოფა ტერიტორიაზე. არსებობს ტვინის იმპლანტების დიზაინი ინტეგრირებული ლაზერით, მაგრამ კოენი, მაგალითად, უფრო მიზანშეწონილად მიიჩნევს გარე სინათლის წყაროების გამოყენებას.
გრძელვადიან პერსპექტივაში, ბიოელექტრონიკა (5) ჰპირდება ყოვლისმომცველ გადაწყვეტას ყველა ჯანმრთელობის პრობლემის წინაშე, რომელსაც კაცობრიობა აწყდება. ეს არის ძალიან ექსპერიმენტული სფერო ამჟამად.
თუმცა, უდავოდ ძალიან საინტერესოა.
