Natuklasan ng mga siyentipiko Kung Paano "Patayin ang Utak" Nang walang Pag-aalaga sa Surgery

Maraming lehitimong agham - pati na ang isang buong maraming kathang-isip na pang-agham - ay tinatalakay ang mga paraan upang "patalsikin ang utak." Ang ibig sabihin nito, halos lahat ng oras - kahit sa mga halimbawa ng kathang-isip - ay nagsasangkot ng pag-opera, binubuksan ang bungo upang itanim ang mga wire o mga aparato sa pisikal sa utak.

Ngunit mahirap, mapanganib, at potensyal na nakamamatay. Mas magiging mas matalinong magtrabaho kasama ang utak nang hindi kailangan upang buksan ang skulls ng mga pasyente. Ang mga sakit sa neurological ay karaniwan, na nakakaapekto sa higit sa isang bilyong tao sa buong mundo, sa lahat ng edad, kasarian, at antas ng edukasyon at kita. Ang pananaliksik ng koponan ng aking neural engineering, bilang bahagi ng mas malawak na pagsisikap sa disiplinang bioengineering, ay nagtatrabaho patungo sa pag-unawa at pagpapagaan ng iba't ibang mga dysfunctions ng neurological, tulad ng maraming sclerosis, autism spectrum disorder, at Alzheimer's disease.

Maaaring gusto mo rin: Mga Video Ipinapakita ng Brain Needle na Nasusubok sa Mga Tao

Ang pagkilala at pag-impluwensya sa aktibidad ng utak mula sa labas ng bungo ay maaaring magpahintulot sa mga doktor na magpatingin at magamot ang isang malawak na hanay ng mga sakit sa nerbiyos na nerbiyos at mga sakit sa isip na walang pagsasalakay.

Tingnan din ang: Pagbabaligtad sa Pagkawala ng Memory Maaaring Posibleng Sa Paggamit ng "Therapeutic Molecules"

Wireless Connections Sa loob ng Utak

Naniniwala ang aking grupo na kami ang unang natuklasan ng isang bagong paraan ng mga cell nerve na nakikipag-usap sa bawat isa. Ang mga nerbiyos ay kilala upang kumonekta sa pamamagitan ng mga pisikal na link - o kung ano ang maaaring tinatawag na "wired" koneksyon - kung saan ang axons ng isang nerve cell ay nagpapadala ng mga de-koryenteng at kemikal na signal sa dendrites ng isang kalapit na cell.

Natuklasan ng aming pananaliksik na ang mga cell ng nerbiyo ay nakikipag-usap rin nang wireless, sa pamamagitan ng paggamit ng naka-wire na aktibidad upang lumikha ng mga maliliit na field ng kuryente ng kanilang sarili, at ang pagkikilala sa mga patlang ng mga kalapit na mga cell na lumikha. Lumilikha ito ng posibilidad ng maraming iba pang mga pathway sa neural at maaaring makatulong sa ipaliwanag kung bakit ang iba't ibang bahagi ng utak ay kumonekta nang mabilis sa panahon ng pagpapatupad ng mga komplikadong gawain.

Na-monitor namin ang mga electric field na ito mula sa labas ng bungo, na epektibong nakikinig sa mga komunikasyon sa ugat. Umaasa kami na tutulong sa amin na makahanap ng mga alternatibong, malusog na koneksyon para sa mga nerbiyo na napinsala ng maraming sclerosis, o rebalance na aktibidad ng nerbiyos dahil sa autism spectrum disorder, o mga neurons sa sunog na magkasama sa mga tiyak na mga pattern at ibalik ang mga pang-matagalang mga alaala na nawala bilang resulta ng Alzheimer's disease.

Sa partikular, natagpuan namin kung ang isang insulated, o myelinated, nerve fiber sa utak ay aktibo at nagpapadala ng mga senyas sa haba nito na kilala bilang potensyal na aksyon, ang mga espesyal na rehiyon kasama ang haba nito ay bumubuo ng napakaliit na electric field. Ang mga cellular na rehiyon kung saan ito nangyayari, na tinatawag na mga node ng Ranvier, ay kumikilos tulad ng mga maliliit na antena na maaaring magpadala at tumanggap ng mga de-koryenteng signal.

Anumang pagkagambala sa dalawang mataas na dalubhasang istruktura - ang myelin sheath o ang node ng Ranvier - hindi lamang mga resulta sa neurological Dysfunction, ngunit ang mga nakapalibot na electric field ay nagbabago rin.

Pakikinig sa mga Nerbiyos

Ang teknolohikal na hamon ay nagsasangkot ng tiyak na pagta-target ng mga tiyak na bahagi ng utak upang makinig sa sa. Ang aparato ay dapat tumanggap ng mga signal mula sa mga lugar na humigit-kumulang sa diameter ng isang buhok ng tao, ilang sentimetro malalim sa loob ng utak.

Ang isang paraan ay upang ilagay ang isang maliit na bilang ng mga nababaluktot na mga patch ng antenna sa bungo upang lumikha ng tinatawag naming "lens ng utak." Ang paghahambing ng mga pagbabasa mula sa maraming mga patches ay nagbibigay-daan sa amin sa elektronikong target ng eksaktong mga ugat upang makinig sa on. Kami ay nagdidisenyo at nag-eeksperimento sa metamaterials - mga materyales na ininhinyero sa lebel ng molekular - na lalo na mahusay sa paghahatid bilang mataas na katumpakan na mga antenna na maaaring tune upang makatanggap ng mga signal mula sa mga partikular na lokasyon.

Walang Pain, Ngunit Maaaring Mahusay na Makapakinabang

Sa pamamagitan ng pakikinig sa mga wireless na komunikasyon sa pagitan ng mga nerbiyo, makikilala natin ang mga lugar ng utak kung saan ipinapahiwatig ng mga electric field ang mga problema. Ang detalyadong katangian ng isang aktibidad ng nerve - o kakulangan ng aktibidad - ay maaaring mag-alok ng mga pahiwatig tungkol sa kung anong partikular na problema ang nangyayari sa utak. Ang mga natuklasan na ito ay maaaring makatulong sa pag-diagnose ng mga posibleng medikal na kondisyon na mas madali kaysa sa mga kasalukuyang pamamaraan.

Tingnan, halimbawa, sa aktwal na kaso ng isang pasyente, isang 38-taong-gulang na babae ay tatawagan namin ang "Bianca," na na-diagnosed na may maraming sclerosis, isang degenerative disease ng utak at spinal cord na walang nakitang paggaling. Ang mga sistema ng immune system ng maramihang sclerosis ay nakakapinsala sa myelin sheath sa pagitan ng mga node ng Ranvier, na nagiging sanhi ng mga problema sa komunikasyon sa pagitan ng utak at ng iba pang bahagi ng katawan. Ang pinsalang ito ay radikal na nagbabago sa aktibidad sa apektadong mga nerbiyos.

Upang subaybayan ang pag-unlad ng kanyang sakit, si Bianca ay nagkaroon ng taluktok taps upang makita kung ang kanyang spinal fluid ay may mataas na antas ng partikular na antibodies na nauugnay sa MS. Mayroon din siyang mga scan ng MRI upang ibunyag ang mga lugar ng kanyang utak kung saan ang myelin ay nasira, at haharapin ang karagdagang pagsusuri upang matukoy kung gaano kabilis ang pag-agos ng impormasyon sa pamamagitan ng kanyang nervous system.

Ang paggamit ng isang aparato sa utak lens ay ipaalam sa doktor na subaybayan ang utak ni Bianca nang walang masakit na taps sa talukap ng mata at hindi komportable at matagal na oras na MRI at CT scan. Maaaring sa isang araw ay maaaring payagan ni Bianca na masubaybayan ang kanyang sariling utak at ipadala ang data sa kanyang espesyalista para sa pagsusuri.

Therapeutic Treatment Without Drugs and Surgery

Bilang karagdagan, umaasa kami na ang aming diskarte ay maaaring humantong sa mga bagong therapies na mas madali din sa mga pasyente. Sa sandaling ito, si Bianca ay kumukuha ng maraming droga na nagdadala ng malaking panganib sa kalusugan at kadalasan ay nagpaparamdam na siya ay nalulumbay at may pagod. Siya ay isa sa marami, na gustong subukan ang ibang opsyon sa therapy.

Ang mga plano ng trabaho na ito ay higit na makilala ang mga rehiyon ng kanyang utak kung saan ipinapahiwatig ng mga patlang ng kuryente ang mga hindi karapat-dapat na kondisyon. May inspirasyon sa pamamahala ng network ng computer at mga advanced na digital na network, kung saan ang mga signal ng ruta sa paligid ng mga lugar na napinsala o nagambala, kami ay bumubuo ng isang paraan kung saan ang aming sistema ng pagsagap ng ulo ay maaaring magpadala ng mga mensahe sa utak rin.

Tingnan din ang: Isang Interface ng Utak-Computer Maaaring Isalin ang Mga Simpleng Pag-iisip Sa Pagsasalita

Ang bawat napinsala na fibers ng ugat ay karaniwang isang libu-libong nakaimpake sa isang lagay ng fibers ng nerve kung saan ang mga kalapit na nerve fibers ay karaniwang malusog. Ang aming aparato ay maaaring makatulong na tukuyin ang mga site na may pinsala myelin at sundin ang mga fibers nerve pabalik bago ang punto ng pinsala, upang kunin ang kanilang mga hindi nasisiyahan signal. Pagkatapos ay gagamitin namin ang utak lens upang magpadala ng mga komplimentaryong electric field sa utak, pagpapadala ng mga malusog na signal sa mga lugar sa paligid ng pinsala myelin, upang hikayatin ang mga kalapit na fibers nerve upang dalhin ang mga mensahe sa mga nasira hibla ay hindi maaaring.

Sa ngayon, nakapagtulad na kami sa diskarte na ito sa isang kapaligiran na sobrang kompyuter kung saan ang mga parameter ng nerbiyos ng utak ay ibinigay ng mga clinical research laboratories. Sa mga darating na buwan, magtatayo tayo at subukan ang isang prototype ng lens lens. Ang pakikinig sa utak at pakikipag-ugnay sa mga ito ay nag-aalok ng isang kamangha-manghang bagong hanay ng mga posibilidad para sa medikal na pagsusuri at paggamot nang walang operasyon.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Salvatore Domenic Morgera. Basahin ang orihinal na artikulo dito.