การปรับสมอง: เซลล์ประสาทฟื้นตัว

แม้แต่เครื่องจักรที่ทรงพลังที่สุดซึ่งสามารถยกได้หลายหมื่นตันก็ไร้ประโยชน์อย่างสมบูรณ์เมื่อคำสั่งจากแผงควบคุมหยุดไปถึงกลไกการทำงาน ในเวลาเดียวกันโรงไฟฟ้าอาจให้บริการ แต่เรื่องเล็ก ๆ น้อย ๆ เช่นการขาดการติดต่อในระบบคำสั่งข้อมูลนำไปสู่การทำให้การตรึงเครื่องไม่สมบูรณ์ ดังนั้นในสิ่งมีชีวิต: อันเป็นผลมาจากการบาดเจ็บหรือโรคความเสื่อมมีการสูญเสียการเชื่อมต่อระหว่างระบบประสาทและกล้ามเนื้อสมบูรณ์ (อัมพาต)

ในรัฐนี้มีผู้คนนับล้านอยู่ทั่วโลก คุณสามารถคืนกิจกรรมให้กับพวกเขาได้สองวิธี: โดยการคืนค่าช่องทางการสื่อสารก่อนหน้าหรือโดยการสร้างใหม่ นักประสาทวิทยาจากแผนก Neuromotor Institute of Neurology, University of London College กับเพื่อนร่วมงานจากสภาวิจัยทางการแพทย์ของศูนย์ประสาทชีววิทยา Royal College of London เข้าสู่เส้นทางที่สอง พวกเขาเพิ่มประสาทการทำงานใหม่ภายในร่างกายของหนู


Linda Greensmith, ศาสตราจารย์, ศูนย์โรคระบบประสาทและกล้ามเนื้อ, สถาบันประสาทวิทยา, University College London:

“ วิธีการของเราในการฟื้นฟูประสิทธิภาพของแขนขาที่เป็นอัมพาตนั้นมีข้อได้เปรียบที่ร้ายแรงกว่าวิธีการที่มีอยู่เดิม การกระตุ้นเส้นประสาทไฟฟ้าแบบดั้งเดิมอาจเจ็บปวดและนำไปสู่ความเหนื่อยล้าของกล้ามเนื้ออย่างรวดเร็ว ยิ่งไปกว่านั้นถ้าเซลล์ประสาทถูกทำลายจากการบาดเจ็บหรือเจ็บป่วยการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าก็ไร้ประโยชน์ ห้าปีต่อมาเราหวังที่จะนำเทคนิคของเราไปสู่การทดลองในมนุษย์และอาจพัฒนาการรักษาสำหรับผู้ที่มีกล้ามเนื้อเป็นอัมพาตโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่สูญเสียความสามารถในการหายใจด้วยตนเองเนื่องจากอัมพาตของกล้ามเนื้อกะบังลม เซลล์ประสาท "

จากหลอดทดลองสู่ร่างกาย

ความคิดคือการปลูกฝังเซลล์ประสาทที่ได้รับในหลอดทดลองในพื้นที่ของการสลายเส้นใย กระบวนการของพวกเขาควรยืดออกไปในทิศทางที่ถูกต้องและสร้างสายเคเบิลทางเลือกซึ่ง (เพื่อจุดประสงค์ทางวิทยาศาสตร์) สามารถเปิดและปิดได้โดยใช้วิธีออพโตเจเนติก นักวิทยาศาสตร์แนะนำยีนโปรตีนไวแสง, Canalrodopsin-2 (ChR2), เข้าสู่เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของเมาส์, และเซลล์มอเตอร์หนูตัวเล็ก (เซลล์ของเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อกับเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ) ถูกปลูกขึ้นจากวัสดุเซลล์นี้ เซลล์ดังกล่าวสามารถตื่นเต้นด้วยแสง

จากนั้นในหนูตัวเต็มวัยเส้นประสาท sciatic จะถูกดึงโดยด้ายในบริเวณต้นขาปิดกั้นสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อของขาหลัง เพื่อคืนค่าประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อและในเวลาเดียวกันทดสอบเทคนิคของพวกเขานักวิทยาศาสตร์ได้ปลูกส่วนผสมของเซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ประสาทที่ปลูกก่อนหน้านี้ (เรียกว่าตัวอ่อนมนุษย์) ในเนื้อเยื่อประสาทต้นขา เซลล์ใหม่จะหยั่งรากเซลล์ประสาทจะเจริญเต็มที่และภายในหนึ่งเดือนซอนก็จะเติบโตตามแนวเส้นประสาท การวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาแสดงให้เห็นว่ามีการสร้างการเชื่อมต่อที่จำเป็นกับกล้ามเนื้อและวิธีการทางด้านทัศนมาตรศาสตร์ทำให้สามารถตรวจสอบได้ว่ามันทำงานได้จริง

โอกาสสำหรับเทคนิคนี้ค่อนข้างชัดเจน: หากคุณไม่สามารถคืนค่าการเชื่อมต่อที่ขาดภายในร่างกายคุณสามารถสร้างใหม่ได้ ในเวลาเดียวกันการใช้งานทางการแพทย์และการดูแลผู้ป่วยยังห่างไกล ก่อนอื่นคุณต้องศึกษาผลระยะยาวของการปลูกถ่ายเซลล์ประสาทโดยเฉพาะในช่วงหลายปีที่ผ่านมาไม่ใช่เดือน การทดลองกับหนูไม่ได้รับประกันว่าเทคนิคนี้จะทำงานในมนุษย์ - ซึ่งจะต้องมีการตรวจสอบด้วย เราต้องการไฟ LED เล็ก ๆ ที่ฝังอยู่ในเนื้อเยื่อและวิธีการที่ปลอดภัยในการส่งยีน สิ่งเหล่านี้เป็นความท้าทายสำหรับอนาคต งานของนักประสาทวิทยาชาวอังกฤษแสดงให้เห็นถึงหลักการซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ในการฟื้นฟูการทำงานของระบบประสาทส่วนปลาย สิ่งนี้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสิ่งมีชีวิต แต่การทดลองที่สำคัญที่สุดยังไม่เกิดขึ้น

คุณสามารถเปิดใช้งานเซลล์ประสาทด้วยวิธีง่ายๆโดยใช้การปล่อยไฟฟ้าให้กับพวกเขา แต่ในกรณีนี้ผลกระทบเกิดขึ้นกับทุกเซลล์ในพื้นที่ของอิเล็กโทรด หากมีความจำเป็นต้องรวมเซลล์ที่เลือกไว้ในกรณีนี้มีเพียงเซลล์ประสาทที่ปลูกถ่ายเท่านั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีออพโตเจเนติก (ดู PM PM 5'2014) นักประสาทวิทยาให้ความสว่างเนื้อเยื่อประสาทบนขาหลังของหนูภายใต้การดมยาสลบด้วยแสงสั้น ๆ และสังเกตการหดตัวของกล้ามเนื้อเพื่อตอบสนองอย่างเต็มที่ตามการกระตุ้น สรุปได้ว่าเซลล์ประสาทจากหลอดไม่เพียง แต่ถูกปล่อยด้วยแรงกระตุ้นไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังนำเซลล์กล้ามเนื้อไปสู่กระบวนการต่างๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขารับหน้าที่รับผิดชอบของเส้นประสาทที่กระชับ

ทัศนศาสตร์ทางชีววิทยา

อย่างไรก็ตามไม่ต้องสงสัยเลยว่าเทคโนโลยีทางแสงจะแทรกซึมเข้าไปในการแพทย์มากขึ้น ในขณะที่ออพโตเจเนติกส์ยังคงเป็นเครื่องมือในการวิจัยโดยเฉพาะเช่นเลเซอร์กำลังถูกใช้ในแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ อยู่แล้ว นี่คือ photothermolysis เป็นหลักซึ่งช่วยให้คุณสามารถกำจัดรอยแผลเป็นแผลเป็นและเนื้องอกอื่น ๆ บนผิวหนังเนื่องจากการทำลายแบบเลือกโดยการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ของเซลล์เป้าหมายที่เลือก นอกจากนี้เลเซอร์จะใช้ในการรักษาแผลและแผลในกระเพาะอาหาร วิธีที่มีประสิทธิภาพในการใช้ในอนาคตจะเป็นเทคโนโลยีของการเปิดใช้งานยาเสพติดภายในร่างกาย หากการกระทำของยาถูกกระตุ้นด้วยแสงตัวเลือกที่แม่นยำมากสามารถทำได้เมื่อใดและที่จุดใดในร่างกายที่ควรทำงาน สิ่งนี้จะเปลี่ยนการปฏิบัติทางคลินิกและการพัฒนายาอย่างมีนัยสำคัญ และเมื่อรวมกับออพโตเจเนติกส์ความสามารถในการควบคุมจะเพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญอื่น ผู้เชี่ยวชาญจากภายนอกไม่เพียง แต่สามารถกำหนดเวลาและสถานที่ของการทำงานของยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลล์ที่จะตอบสนองต่อยาด้วย ภายในกรอบของกลยุทธ์ที่อธิบายไว้ในบทความโดยใช้เลเซอร์เราสามารถควบคุมการขยายของแอกซอนของเซลล์ประสาทซึ่งแสดงเส้นทางเหล่านั้นอย่างแท้จริง สำหรับสิ่งนี้นิวโตรฟินที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์ (โมเลกุลที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต) และความไวต่อเส้นประสาทของพวกมันรวมถึงออพโตจีเนติกส์เป็นสิ่งจำเป็น ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะมั่นใจได้ว่ามีการสร้างเส้นใยประสาทใหม่อย่างแน่นอนและโดยเฉพาะเซลล์ที่ปลูกใหม่ ความก้าวหน้าในพื้นที่นี้เป็นไปอย่างรวดเร็วและจินตนาการส่วนบุคคลไม่ช้าก็เร็วกลายเป็นความจริง

บทความ“ Light and Nerves” ตีพิมพ์ในวารสาร Popular Mechanics (ฉบับที่ 6, มิถุนายน 2014)

แนะนำ

ตัวนำยิ่งยวดร้อน
2019
ปืนโฟตอน: การชาร์จสองครั้ง
2019
วิธีการวัดความเร็วของแสงใน ... ไมโครเวฟ? สัมผัสประสบการณ์ "PM"!
2019