تریسی کای، مهندس زیست پزشکی امیدوار است بتواند آمار درمانشدهها را بیش از پیش افزایش دهد. گروه تحقیقی او الکترودی طراحی کرده است که همزمان با شوک الکتریکی داروی ضد حمله بیماری را تولید میکند. او میگوید: «چون دقیقا میدانیم دارو را کجا مصرف کنیم بنابراین اندکی دارو هم کفایت میکند.»
آنها برای ساخت این ابزار، الکترودی فلزی را درون محلولی حاوی دو ماده مهم ـ یک مولکول مونومری به عنوان حامل و داروی cnox ـ فرو بردند. سپس محلول تحت تاثیر الکتریسیته قرار گرفته و موجب چسبیدن مونومرها به یکدیگر و تشکیل زنجیرهای به نام پلیمر میشود. از آنجا که بار پلیمر مثبت است، بارهای منفی داروی cnox را به خود جذب میکند و محصول نهایی یعنی الکترود روکششده در یک غشاء که به وسیله دارو تحریک میشود را به دست میدهد.
محققان این الکترود را به همراه عصبهای موش درون ظرف کشت قرار دادند و یک شوک دیگر الکتریکی در کشش الکترواستاتیکی موجود در غشاء اخلالی ایجاد کرده و پلیمر را وادار میکند داروی خود را رها کند و سلولهای نزدیک آن، به آرامسازی شلیکهای نامنظم آن میپردازد.
محققان این الکترودها را در موشها با موفقیت آزمایش کردهاند و امیدوارند در آیندهای نهچندان دور بتوانند آن را روی انسان نیز امتحان کنند.
مغز، سد نفوذناپذیری دارد که در برابر کوچکترین مولکول بیگانه هم از خود واکنش تند نشان میدهد و همین مساله باعث میشود اکثر داروهای مغزی بیفایده بمانند، اما این مکانیسم حمل دارو میتواند برای اختلالهای مغزی مانند صرع راهحل مناسبی باشد. روی الکترودها میتوان هر نوع دارویی مانند دوپامین یا مسکنها قرار داد و به درمان پارکینسون، دردهای مزمن یا حتی اعتیاد پرداخت.
نابینایی
ژن درمانی با تبدیل سلولها به نوع گیرنده نوری، نابینایی را درمان میکند.
میلیونها نفر با از دست دادن سلولهای گیرنده نور در شبکیه چشم بیناییشان را از دست میدهند. این سلولها به نام سلولهای میلهای و مخروطی نقش مهمی در دید ایفا میکنند. آنها نور وارد شده به چشم را به ضربههای الکتریکی تبدیل کرده و به مغز ارسال میکنند و مغز به نوبه خود آن را به صورت عکس تفسیر میکند.
بتازگی چند شرکت، موفق به ساخت الکترودهایی شدهاند که میتوانند وظیفه سلول را انجام دهند. نوعی ریزپردازنده، اطلاعات را از یک دوربین ویدئویی به ضربههای الکتریکی ترجمه و شبکیه چشم را تحریک میکند. در آزمایشهای بالینی انجام شده افراد نابینا با این روش توانسته بودند اشیاء را تشخیص دهند و حتی حروف بسیار بزرگ را بخوانند، اما این ریزپردازنده یک عیب بزرگ دارد: آن فقط بخش کوچکی از گیرندههای سلولی ـ حدود 60 از 100 هزار سلول ـ را تحریک میکند و در نهایت وضوح دید فرد، بسیار محدود خواهد بود.
اما ژن درمانی میتواند هزاران سلول شبکیه چشم را بازسازی کند. این فناوری، لایه شبکیه حاوی سلولهای لنفاوی را هدف قرار میدهد. سلولهای لنفاوی به طور طبیعی علائم الکتریکی را از سلولهای میلهای و مخروطی به مغز منتقل میکنند، اما محققان، ژنی قرار میدهند تا سلولهای لنفاوی را به نور حساس کند و در واقع وظیفه گیرندههای نوری را انجام دهد. دانشمندان این روش را در موشها آزمایش کردند و موشها توانستند آنقدر ببینند که از لبه سکو پایین نیفتند. سال آینده برای اولین بار قرار است این ژندرمانی روی 9 نفر که به بیماری Retinitis pigmentosa مبتلا هستند انجام شود. این بیماری رنگدانههای شبکیهای را تحلیل برده و به نابینایی منجر میشود. ژندرمانی براحتی تزریق انجام میشود فقط بیهوشی موضعی لازم است.
فلج
سال گذشته، آزمایشهای بالینی از جمله کاشتهای مغزی به افرادی که مبتلا به جراحتهای شدید نخاعی هستند امید زیادی داد. به وسیله این روش دو شخص فلج با تصور کردن توانستند یک فنجان قهوه بردارند.
در واقع این تصور باعث میشود چند ردیف الکترود دستورالعملهای عصبی ارسالی را رمزگشایی کنند و آن علائم را به اندامهای رباتیک بفرستند و اندام مصنوعی فنجان قهوه را به لب نزدیک کند.
اما برای حرکتدادن اندامها درست همان لحظه که فرد تصمیم میگیرد، یک واکنش لامسهای نیاز است. محققان اکنون یک رابط ماشین ـ مغز ساختهاند که میتواند همزمان حرکت را کنترل و احساس لامسه را حداقل در دنیای مجازی تقویت کند.
محققان بین دو ناحیه از مغز میمونها دو الکترود کارگذاشتند: قشر حرکتی که حرکات را کنترل میکند و قشر حسهای تنی که علائم لامسه دریافتی از دنیای خارج را تفسیر میکند. سپس میمونها را تشویق به انجام یک بازی رایانهای کردند.
در واقع باید یک بازوی مجازی را کنترل میکردند. ابتدا با استفاده از دسته جوی استیک سپس تنها با تصور حرکت مورد نظر. به این ترتیب بازو توانست سه دایره خاکستری شبیه یکدیگر را لمس کند، اما هر دایره یک بافت مجازی متفاوت داشت که یک الگوی الکتریکی مشخص به قشر حسهای تنی میمونها میفرستاد.
میمونها توانستند بافتی را انتخاب کنند که عمل ثابتی انجام میداد و این مساله نشان داد کاشت مغزی هر دو کار ارسال و دریافت پیامهای عصبی را انجام میدهد. امسال در تحقیقی در برزیل قرار است توانایی 10 تا 20 بیمار مبتلا به جراحات نخاعی در کنترل استخوانبندی با کمک کاشت آزمایش شود.
ناشنوایی
سلولهای بنیادی با تعمیر عصبهای شنوایی به درمان ناشنوایان میپردازد. بیش از 30 هزار ناشنوا در 25 سال گذشته به جای حلزون گوش ـ اندام حلزونی شکل موجود در گوش داخلی که سلولهایش امواج صوتی را به علائم الکتریکی تبدیل میکند ـ کاشت الکترونیک دریافت کردند.
این ابزار مانند میکروفن عمل کرده و با جمعکردن اصوات از محیط، آنها را به عصب شنوایی منتقل میکند و این عصب نیز به نوبه خود اصوات را به مغز میفرستد. اما کاشت حلزون گوش به 10 درصد از افرادی که ناشنوایی عمیق شان بر اثر صدمه به عصب شنوایی است، کمکی نمیکند. خوشبختانه دانشمندان برای این گروه، روشی یافتهاند که با استفاده از سلولهای بنیادی آن اعصاب را مجدد بازسازی کنند.
محققان، سلولهای بنیادی جنینی انسان را در برابر عوامل رشد قرار دادند، یعنی موادی که آنها را به پیش مادههای اعصاب شنوایی تفکیک میکند. سپس حدود 50 هزار از این سلولها را به درون حلزون گوش نوعی موش که اعصاب شنواییاش آسیب دیده بود، تزریق کردند. سه ماه بعد از کاشت، حدود یک سوم تعداد اصلی عصبهای شنوایی بازسازی شدند.
برخی از این سلولها تشکیلprojection دادند که به ساقه مغز متصل شدند و شنوایی این حیوانات تا 46 درصد بهبود یافت. چند سال تحقیق و آزمایش دیگر لازم است تا بتوان از این تکنیک در انسان هم استفاده کرد و چنانچه این موضوع رخ دهد، اعصاب شنوایی تا حدی بازسازی خواهد شد که فرد را آماده کاشت حلزون گوش کند.
زوال عقل
زوال عقل یکی از رایجترین و مایوسکنندهترین بیماریهای مغزی است. این بیماری بسیاری از عملکردهای شناختی مغز را که موجب میشود انسان باشیم، از جمله حافظه کارآمد، تصمیمگیری، زبان و استدلال منطقی را از بین میبرد. بیماریهای آلزایمر، هانتینگتون و پارکینسون در انتها به زوال عقل منجر میشوند. همچنین گاهی بیماریهای تصلب بافتها، ایدز و روند طبیعی پیری زوال عقل را موجب میشود.
تئودور برگر، مهندس زیست پزشکی، درتلاش است به وسیله کاشت ابزاری در قشر مخ قدامی که عملیات پیچیده شناختی درآن انجام میشود جلوی آغاز زوال عقل را بگیرد. او و همکارانش این ابزار را روی پنج میمون با انجام یک نوع بازی حافظه آزمایش کردند. آنها ابتدا یک ردیف الکترود کار گذاشتند تا بتوانند اطلاعات لایههای 2، 3 و 5 را ثبت نمایند و سپس لایه پنجم را تحریک کنند. علائم عصبی که بین این نواحی در رفت و آمد هستند حواس و تصمیم گیری فرد را کنترل میکنند.
سپس این گروه محقق به میمونها یاد دادند یک بازی رایانهای انجام دهند. در واقع چند تصویر شیر و کامیون و بوم نقاشی به آنها نشان دادند و آنها را وادارکردند 90 ثانیه بعد آن تصاویر را از یک قاب عکس بردارند. هر بار که میمون کارش را درست انجام میداد، آنها علائم الکتریکی ارسالی بین دو لایه قشری را تحلیل میکردند. آنها در آزمایشهای بعدی کاری کردند که ردیف الکترودها همان علائمی را ارسال کنند که در مغز میمونها قبل از تصمیمگیری دیده شده بود. عملکرد صحیح میمونها تا 10 درصد افزایش یافت. سپس به آنها کوکائین تزریق شد و عملکردشان 20 درصد کاهش یافت ولی در همین لحظه با تحریک الکتریکی توانستند همان مقدار درستی کار را مجددبازیابند و به سطح عادی برسانند.
البته در بیماری زوال عقل مدارهای بیش از دو لایه دستخوش تغییر میشوند، اما وقتی دانشمندان بتوانند وضع این بیماری را بهتر درک کنند میتوانند در مغز کاشتهای مختلفی انجام دهند که هریک بخش خاصی از مغز را کنترل کند.
newscientist / مترجم: نادیا زکالوند
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
سید رضا صدرالحسینی در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح کرد
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
سید رضا صدرالحسینی در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح کرد
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
برای بررسی کتاب «خلبان صدیق» با محمد قبادی (نویسنده) و خلبان قادری (راوی) همکلام شدیم