«نقشه گوگل» برای بدن انسان

این روزها نقشه‌های گوگل قدمی فراتر از مسیریابی گذاشته است. این نرم‌افزار به کاربران این امکان را می‌دهد از مناطقی دیدن کنند که هرگز در دنیای واقعی موفق به دیدن آن نشده‌اند.

کد خبر: ۷۸۶۳۱۱

اما به نظر می‌رسد فناوری که در تهیه این نرم‌افزار از آن استفاده شده است می‌خواهد مرزهای جدیدتری در دنیای علم و فناوری ایجاد کرده و محدوده‌های پیشین را هم در نوردد. گروهی از محققان بین‌المللی از این نرم‌افزار برای کاوش در اعماق بدن انسان استفاده کرده‌اند.

بتازگی از سیستم تصویربرداری جدیدی رونمایی شده که قادر است نقشه‌ای از بدن انسان تهیه کند که ویژگی منحصر به فرد این نقشه را می‌توان قابلیت بزرگنمایی و مشاهده جزئیات بیشتری از بدن انسان دانست. محققان بر این باورند استفاده از این فناوری فوق محرمانه به منظور مشاهده جزئیات بیشتری از بدن انسان در سطح سلولی می‌تواند مسیر علم پزشکی را تحت تاثیر خود قرار داده و با ایجاد تحولات بزرگی در این زمینه همراه باشد. پزشکان برای ارزیابی بیماران و توسعه روش‌های درمانی جدید از تصاویری استفاده می‌کنند که برای مثال می‌تواند اطلاعاتی را درباره مفصل زانوی بیمار در اختیار آنها قرار دهد تا بر این اساس بتوانند نسبت به انتخاب راهکار درمانی مناسب برای این فرد بهره گیرند.

این سیستم چطور کار می‌کند؟

سیستم تصویربرداری که اکنون از آن استفاده می‌شود را شرکت آلمانی زایس طراحی کرده که از شرکت‌های سازنده ابزارهای سنجش نوری و صنعتی پیشرفته در آلمان است. اساسا این سیستم با این هدف طراحی شده است که بتواند محل آسیب‌دیدگی یا نقص ایجاد شده در بدن بیمار را اسکن کند. اما سیستم جدید این قابلیت را دارد که علاوه بر تصویربرداری به روش MRI (روش مبتنی بر تصویربرداری با استفاده از رزونانس مغناطیسی) از الگوریتم‌های شبیه به آنچه در نقشه گوگل از آن استفاده شده است برای ایجاد تصاویری با قابلیت بزرگنمایی در اندازه‌های مختلف از محل آسیب دیده استفاده کند.

به گفته متخصصانی که در طراحی این سیستم همکاری داشته‌اند در این روش از فناوری فوق محرمانه‌ای بهره گرفته شده که بر اساس خواص مواد نیمه هادی عمل می‌کند. به این ترتیب امکان بزرگ‌نمایی و مشاهده جزئیات اندام‌های بدن در سطح سلولی ایجاد می‌شود. در کنفرانس تحقیقاتی بین‌المللی که اخیرا در ایالات متحده آمریکا برگزار شد برای نخستین بار از این فناوری به عنوان روشی برای بررسی جزئیات سلول‌های بدن انسان‌ها صحبت شد که پیش‌بینی می‌شود بتواند با انقلاب بزرگی در علم پزشکی و حوزه تشخیص و درمان بیماری‌های مختلف همراه باشد. مجری این طرح تحقیقاتی دانشمندی است که در حوزه مهندسی زیستی یا زیست فناوری تحقیق می‌کند. او در این طرح تحقیقاتی با هدف تحقیق درباره بیماری پوکی استخوان و آرتروز از این سیستم بهره می‌گیرد.

به گفته این محقق ـ که در زمینه زیست‌شناسی سلولی و پزشکی ترمیمی تجربیات ارزشمندی کسب کرده است ـ عملکرد این سیستم شبیه به نقشه گوگل است با این تفاوت که نقشه بدن انسان را مورد بررسی قرار می‌دهد تا از طریق بزرگنمایی در ابعاد و اندازه‌های مختلف برای مثال از زوایای مختلف مفصل بخصوصی را مورد بررسی قرار دهد. به این ترتیب فرآیندی که ممکن بود تکمیل آن 25 سال طول بکشد در مدت زمان کوتاه‌تری در حدود چند هفته انجام خواهد شد.

این گروه از محققان با استفاده از فناوری جدید و بهره‌گیری از فناوری که در مرزهای دانش بشری قرار دارد و ترکیب این فناوری با روش تصویربرداری MRI چگونگی تاثیرگذاری حرکت‌های مختلف و تحمل وزن بر تحرک مولکول‌های مفصلی را مورد بررسی قرار می‌دهند. این یافته‌ها می‌تواند دربردارنده اطلاعات ارزشمندی درباره ارتباط بین خون، استخوان، لنف و عضلات بدن باشد.

کاوش در اعماق بدن

پروفسور ناث، مجری این طرح می‌گوید: برای نخستین بار به این توانایی دست پیدا کرده‌ایم که بتوانیم جزئیات بیشتری را درباره بدن انسان از چگونگی تامین مواد غذایی توسط سلول‌های بدن تا ارتباط بین سلول‌ها در بخش‌های مختلف مورد بررسی و مطالعه قرار دهیم. این موفقیت بزرگ در علم زیست‌شناسی به این معنی است که می‌توانیم امیدوار باشیم در آینده‌ای نه‌چندان دور به روش‌های درمانی و راهکارهایی برای پیشگیری از ابتلا به بیماری‌های مختلف دست پیدا کنیم که در دنیا تا به امروز ناشناخته مانده بود. در این طرح تحقیقاتی با همکاری غول‌های بزرگ دنیای فناوری و دنیای دیجیتال یعنی زایس و گوگل، محققان با مطالعه استخوان مفصل ران انسان به کمک فناوری جدیدی که درباره آن صحبت شد، به چندین ترابایت داده جدید دست یافته‌اند.

در دانشگاه هاروارد و دانشگاه هایلدبرگ آلمان هم تحقیقات مشابهی با هدف ترسیم نقشه‌ای از مسیرها و ارتباطات عصبی در مغز موش‌ها در حال انجام است. پروفسور ناث درباره تحقیقات مختلفی که درباره مفصل ران و عوامل تاثیرگذار در ابتلا به آرتروز انجام داده، مقالات متعددی ارائه کرده است. در بسیاری از این مطالعات انتقال مولکول‌ها در بافت خاصی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است، اما تاکنون تحقیقات زیادی درباره تبادل سلولی بین بافت‌های مختلف مانند بافت استخوان و غضروف انجام نشده است. این محقق توانسته ارتباط انتقال سلول‌ها بین خون، عضلات و استخوان و همچنین بیماری‌هایی مانند آرتروز را در خوکچه‌های هندی ثابت کند. خوکچه‌های هندی مانند انسان‌ها با افزایش سن به آرتروز مبتلا می‌شوند. تصور می‌شود این شرایط بیشتر نتیجه ایجاد اختلال در ارتباط بین سلول‌ها باشد. پروفسور ناث معتقد است با به دست آوردن اطلاعاتی درباره علائم ارسالی از مولکول‌ها و همچنین نقل و انتقالات بین بافت‌های مختلف بدن می‌توان به طیف وسیعی از روش‌های درمانی مانند درمان‌های فیزیکی و تمرینات منظم و روزانه ورزشی که موجب پیشگیری از ابتلا به بیماری‌های مختلف است دست یافت.

ترافیک بدن، زیر ذره‌بین

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این فناوری که بر اساس پیشرفت‌های بدست آمده در حوزه فناوری‌های دیجیتال و الگوریتم‌های نرم‌افزاری طراحی شده این است که در حقیقت با استفاده از فناوری شبیه به آنچه در میکروسکوپ‌ها یافت می‌شود سیستمی طراحی شده است که تصویربرداری از اندام‌ها و بافت‌های مختلف بدن در مقیاس‌های طولی گسترده‌ای از تصویربرداری در مقیاس سانتی‌متری در محل مفصل‌های بدن تا تصویربرداری در مقیاس نانومتری در سطح مولکولی را امکان پذیر می‌کند. این سیستم از قابلیت غربالگری و تجزیه و تحلیل حجم انبوهی از داده‌ها برخوردار است.

محققان، توانایی و قابلیت این فناوری در مطالعه استخوان مفصل ران را توانایی نقشه گوگل در تغییر بزرگنمایی نقشه از مشخصات زمین به مشخصات و نمای نزدیک خیابان‌ها تشبیه کرده‌اند. بر این اساس حجم انبوهی از مجموعه‌ای از داده‌ها در مقیاس ترابایت وجود دارد که الگوریتم‌های به کار رفته در طراحی نقشه گوگل به محققان کمک می‌کند این حجم از اطلاعات را به دست آورده و بتوانند به روش موثری از این اطلاعات استفاده کنند. در حقیقت این سیستم‌ها را می‌توان به سیستم‌های کنترل ترافیک در بدن انسان‌ها تشبیه کرد که نقل و انتقالات سلولی را زیر ذره‌بین قرار می‌دهند.

دانشمندان و محققان بر این باورند ابزارهای پیشرفته تحقیقاتی بستری از جنس فناوری به وجود می‌آورد که می‌تواند به سخت‌ترین و پیچیده‌ترین سوالات علمی که تاکنون پاسخی برای آن یافت نشده است پاسخ دهد. به این ترتیب راه‌های جدیدی برای کشف‌های بزرگ علمی ایجاد می‌شود که بهره‌گیری از آنها در دنیای امروز هنوز به واقعیت تبدیل نشده است. این نوآوری‌ها می‌تواند در نهایت به هموار ساختن مسیر علم مهندسی برای بهبود سلامت و کیفیت زندگی انسان‌ها در سالمندی منتهی شود. اکنون از این فناوری برای بررسی بافت لگن و دستیابی به اطلاعاتی درباره علت‌های احتمالی ابتلا به آرتروز و بیماری‌های مفصلی دیگر بویژه در بین سالمندان بهره گرفته شده است. محققان امیدوارند در آینده‌ای نزدیک از این روش در بافت‌های دیگر بدن هم استفاده و روش‌های درمانی جدیدی را ارائه کنند.