Bilim adamları Cerrahiye Çare Olmadan Nasıl Beyin Kesileceğini Keşfettiler

Bol miktarda meşru bilim - artı bir sürü bilim kurgu - “beyni kesmenin” yollarını tartışıyor. Gerçekten de, çoğu zaman kurgusal örneklerde bile, telleri veya cihazları fiziksel olarak implante etmek için kafatasını açmak gibi ameliyatlar var. beyine.

Fakat bu zor, tehlikeli ve potansiyel olarak ölümcül. Hasta kafataslarını açmaya gerek kalmadan beyin ile çalışmak daha akıllıca olurdu. Nörolojik bozukluklar yaygındır ve dünya genelinde her yaştan, cinsiyetten, eğitim ve gelir seviyesinden bir milyardan fazla insanı etkiler. Sinir mühendisliği ekibimin araştırması, biyo-mühendislik disiplini üzerindeki daha geniş bir çabanın bir parçası olarak, multipl skleroz, otizm spektrum bozukluğu ve Alzheimer hastalığı gibi çeşitli nörolojik işlev bozukluklarını anlamak ve kolaylaştırmak için çalışıyor.

Bunları da beğenebilirsin: Video İnsanlarda Test Edilen Beyin İğnesini Gösteriyor

Beyin aktivitesini kafatasının dışından tespit etmek ve etkilemek, doktorların invazif cerrahi olmadan çok çeşitli zayıflatıcı sinir sistemi hastalıklarını ve zihinsel bozuklukları teşhis etmesine ve tedavi etmesine izin verebilir.

Ayrıca bakınız: “Terapötik Moleküllerin” Kullanımıyla Geri Hafıza Kaybı Mümkün Olabilir

Beyindeki Kablosuz Bağlantılar

Grubum, sinir hücrelerinin birbirleriyle iletişimini yeni bir şekilde keşfeden ilk kişi olduğumuza inanıyor. Sinirlerin, bir sinir hücresinin aksonlarının, komşu bir hücrenin dendritlerine elektriksel ve kimyasal sinyaller gönderdiği fiziksel bağlantılar (veya "kablolu" bağlantılar olarak adlandırılabilir) yoluyla bağlandığı iyi bilinmektedir.

Araştırmamız sinir hücrelerinin kablosuz olarak iletişim kurduklarını, kendilerine ait küçük elektrik alanları oluşturmak için kablolu aktiviteleri kullanarak ve komşu hücrelerin oluşturduğu alanları algıladıklarını tespit etti. Bu, daha birçok nöral yolun olasılığını yaratır ve karmaşık görevlerin yerine getirilmesi sırasında beynin farklı bölümlerinin neden bu kadar hızlı bir şekilde bağlandığını açıklamaya yardımcı olabilir.

Bu elektrik alanlarını kafatasının dışından izleyebildik, sinir iletişimini etkili bir şekilde dinleyebildik. Çok sayıda sklerozdan zarar görmüş sinirler için alternatif, sağlıklı bağlantılar veya otizm spektrum bozukluğu nedeniyle sinir aktivitesini yeniden dengelememize veya Alzheimer hastalığının bir sonucu olarak kaybedilen uzun süreli hatıraları bir arada ateşlemek ve asal nöronların yeniden denememize yardımcı olacağını umuyoruz.

Spesifik olarak, beyindeki yalıtımlı veya miyelinli bir sinir lifi aktif olduğunda ve hareket potansiyeli olarak bilinen uzunluğu boyunca sinyaller gönderdiğinde, uzunluğu boyunca özel bölgeler çok küçük bir elektrik alanı oluşturduğunu bulduk. Bunun gerçekleştiği, Ranvier düğümleri olarak adlandırılan hücresel bölgeler, elektrik sinyallerini iletebilen ve alabilen küçük antenler gibi davranır.

Son derece uzmanlaşmış iki yapının (miyelin kılıfı veya Ranvier düğümü) herhangi bir kesinliği, yalnızca nörolojik işlev bozukluğu ile sonuçlanmamakta, aynı zamanda çevre elektrik alanı da değişmektedir.

Sinirleri Dinlemek

Teknolojik zorluk, tam olarak dinlemek için beynin belirli bölümlerini hedeflemeyi içerir. Cihaz, beynin derinliklerinde birkaç santimetre uzunluğunda kabaca insan saçı çapından alanlardan sinyal almalıdır.

Bir yol, “beyin merceği” dediğimiz şeyi oluşturmak için kafatasına az sayıda esnek anten yaması yerleştirmektir. Çeşitli yamalardaki okumaları karşılaştırmak, elektronik olarak tam olarak dinleyeceğimiz sinirleri hedeflememizi sağlar. Çok özel konumlardan sinyalleri almak için ayarlanabilen yüksek hassasiyetli antenler olarak kullanımda özellikle iyi olan meta molekülleri - moleküler seviyede tasarlanan materyalleri - tasarlıyor ve deniyoruz.

Acı Yok, fakat Potansiyel Olarak Büyük Kazanç

Sinirler arasında kablosuz iletişimi dinleyerek, beynin elektrik alanlarının problem olduğunu gösterdiği alanları tespit edebiliriz. Bir sinirin aktivitesinin - ya da aktivite eksikliğinin - ayrıntılı özellikleri, beyinde hangi özel problemlerin meydana geldiğiyle ilgili ipuçları verebilir. Bu bulgular potansiyel tıbbi durumların mevcut yöntemlerden çok daha kolay bir şekilde teşhis edilmesine yardımcı olabilir.

Örneğin, bir olgunun gerçek durumunda, 38 yaşında bir kadına, bilinen bir tedavisi olmayan, beyin ve omurilik dejeneratif hastalığı olan multipl skleroz tanısı konan “Bianca” diyeceğiz.. Multipl skleroz hastalarının immün sistemleri, Ranvier düğümleri arasındaki miyelin kılıfına zarar vererek beyin ve vücudun geri kalanı arasında iletişim sorunlarına neden olur. Bu hasar, etkilenen sinirlerdeki aktiviteyi kökten değiştirir.

Hastalığının ilerlemesini izlemek için Bianca'nın, spinal sıvısının MS ile ilişkili yüksek düzeyde spesifik antikorlara sahip olup olmadığını görmek için spinal muslukları vardır. Ayrıca, beyninin miyelinin hasar gördüğü bölgelerini ortaya çıkarmak için MRI taramaları yapmıştır ve sinir sisteminin içinden ne kadar hızlı bilgi aktığını belirlemek için ek testlerle karşılaşacaktır.

Beyin mercek cihazı kullanmak, doktorların Bianca'nın beynini ağrılı spinal musluklar ve rahatsız edici ve zaman alan MRG'ler ve BT taramaları olmadan izlemesini sağlar. Bir gün Bianca'nın kendi beynini izlemesine ve verileri değerlendirme için uzmanına göndermesine izin verebilir.

İlaçlar ve Cerrahi Olmayan Terapötik Tedavi

Ek olarak, yaklaşımımızın hastalar üzerinde daha kolay olan yeni tedavilere yol açabileceğini umuyoruz. Şu anda, Bianca önemli sağlık riskleri taşıyan ve sık sık mide bulantılı ve yorgun hissettiren birkaç ilaç kullanıyor. Farklı bir terapi seçeneği denemek isteyen birçok kişiden biri.

Bu çalışma, beyninin, elektrik alanlarının sağlıksız koşulları gösterdiği bölgelerini tanımlamanın ötesine geçmeyi planlıyor. Bilgisayar ağı yönetimi ve gelişmiş dijital ağlardan esinlenerek, hasar görmüş veya kesintiye uğramış alanların etrafındaki sinyalleri yönlendiren, kafa derisi yama sistemimizin de beyne mesaj gönderebileceği bir yöntem geliştiriyoruz.

Ayrıca bakınız: Bir Beyin-Bilgisayar Arabirimi Konuşmaya Basit Düşünceleri Çevirebilir

Hasar görmüş her sinir lifi genellikle, komşu sinir liflerinin tipik olarak sağlıklı olduğu bir sinir lifi traktörü halinde bir araya getirilmiş binlerce üründen biridir. Cihazımız, miyelin hasarı olan bölgeleri tespit etmeye yardımcı olabilir ve bu rahatsız edici sinyalleri, bozulmamış sinyallerini almak için hasar noktasından önce izleyebilir. Ardından, tamamlayıcı elektrik alanlarını beyne iletmek için beyin merceğini kullanır, bu sağlıklı sinyalleri miyelin hasarının çevresindeki alanlara göndeririz, komşu sinir liflerini hasarlı lifin yapamayacağı mesajları taşımaya teşvik etmek için.

Şimdiye kadar bu yaklaşımı, beyin sinir parametrelerinin klinik araştırma laboratuvarları tarafından sağlandığı bir süper bilgisayar ortamında simüle edebildik. Önümüzdeki aylarda, bir beyin mercek prototipi inşa edip test edeceğiz. Beyni dinlemek ve onunla iletişim kurmak, cerrahi olmadan tıbbi tanı ve tedavi için etkileyici yeni bir dizi olanak sunuyor.

Bu makale, ilk olarak Salvatore Domenic Morgera'nın The Talk'ta yayımlandı. Orijinal makaleyi buradan okuyun.