چگونه مولکول‌های زیستی مغز، موجب ایجاد احساسات و افکار انسان می‌شوند؟ چه تغییرات مولکولی در مغز به بیماری‌های آلزایمر و صرع و پارکینسون منجر خواهند شد؟ اد بویدن (Ed Boyden) مهندس مغز و اعصاب می‌خواهد به پرسش‌های اساسی درباره مغز پاسخ دهد. برای پاسخ به این پرسش‌ها او به جای بزرگنمایی کردن ساختار پنهان با میکروسکوپ تصمیم دارد اندازه مغز انسان را در راستای مشاهده بهتر آن به صورت فیزیکی افزایش دهد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید تا ببینید چگونه پوشک بچه می‌تواند کلید اصلی فهم بهتر مغز انسان باشد.

اد بویدن استاد مهندسی زیستی و علوم شناختی آزمایشگاه رسانه ام‌آی‌تی (MIT Media Lab) است. او گروه عصب زیست‌شناسی مصنوعی (Synthetic Neurobiology) را سرپرستی می‌کند. این گروه ابزارهایی را برای تجزیه و تحلیل و درمان سامانه‌های زیستی پیچیده مانند مغز توسعه می‌دهند و از این ابزارها برای درک سامانه‌های زیستی استفاده می‌کنند. آن‌ها توانسته‌اند روش‌های نوینی برای درمان بیماری‌ها و نا‌توانی‌ها بیابند. یکی از این فناوری‌ها، قابلیت تصویربرداری با دقت نانو از سامانه‌های زیستی پیچیده مانند مغز است.

پوشک بچه ویژگی جالبی دارد. پوشک با جذب آب متورم می‌شود. آنچه که اد بویدن در دانشگاه MIT انجام می‌دهد بزرگ کردن فیزیکی مغز است به طوری‌که ساختار سه‌بعدی مولکول‌های زیستی مغز قابل مشاهده باشد. اگر ما بتوانیم مغز را بزرگ کنیم شاید بفهمیم افکار و احساسات انسان از کجا سرچشمه می‌گیرند. شاید ریشه اصلی و روش‌درمانی بیماری‌های صرع و آلزایمر و پارکینسون را بیابیم. گروه اد بویدن در MIT هم‌اکنون به فناوری دست‌یافتند که با روش‌های رایج علوم اعصاب متفاوت است. کار آن‌ها اختراع و طراحی ابزاری است که به متخصصان علوم اعصاب اجازه می‌دهد به داخل مغز نگاه کنند. علت توجه به مغز پیچیدگی بیش از حد آن است که تاکنون ناشناخته باقی مانده است.

مغز از سلول‌های عصبی یا نورون‌ها تشکیل شده است. سلول‌های عصبی شکل بسیار پیچیده‌ای دارند و جریان‌های الکتریکی از آن‌ها عبور می‌کند. سلول‌های عصبی در شبکه‌های عصبی به یکدیگر متصل هستند. آن‌ها با نوعی اتصال به نام سیناپس (synapses) با هم در ارتباط هستند، موادشیمیایی مبادله می‌کنند و با یکدیگر صحبت می‌کنند.

مغز چگالی بسیار بالایی دارد. در یک میلی‌متر مکعب از مغز شما صدهزار سلول عصبی و یک میلیارد سیناپس وجود دارد. همان‌طور که می‌دانیم فناوری ام‌آر‌آی (MRI) از مغز انسان تصویربرداری می‌کند. این فناوری به روش غیرتهاجمی تصویر می‌گیرد. با این حال تصاویر MRI فضایی و خام هستند. این تصاویر دید دقیقی از مولکول‌های زیستی به ما نمی‌دهند.

اد بویدن در سخنرانی TED درباره پلیمرهای موجود در پوشک بچه توضیح می‌دهد. این پلیمرها با جذب آب متورم می‌شوند و زنجیره‌های پلیمری از یکدیگر فاصله می‌گیرند و کل ماده بزرگتر می‌شود. چون این پلیمرها خیلی نازک هستند و اندازه آنها همانند مولکول‌های زیستی است می‌توانند در مغز نیز استفاده شوند. در مغز ابتدا گیره‌های کوچکی به مولکول‌ها می‌چسبند. با افزودن موادی به نام مونومر که از جنس پلیمر هستند شبکه‌هایی تشکیل می‌شوند. زنجیره‌ها به گیره‌ها متصل می‌شوند و با اضافه کردن آب، بخش‌های مغز متورم خواهند شد و از یکدیگر دور می‌شوند. این‌گونه با وضوح بیشتری می‌توان اجزای مغز را مشاهده کرد.

اگر این فناوری پیشرفت کند شاید روزی بتوان در سطح مولکولی نقشه مغز را داشته باشیم و بدانیم کدام بخش به بیماری‌های مغزی منجر شده‌اند و در همین راستا روش‌های درمانی و داروهای نوین بیابیم. می‌توان تغییرات مولکولی یک تومور را کشف کنیم و هوشمندانه‌تر با آن مبارزه کنیم و داروهایی برای حذف دقیق سلول‌ها فراهم کنیم؟ داروهای امروزی خطرات بالایی دارند چون با گمانه‌زنی به دست‌ آمده‌اند. اگر بتوان از این راه داروهای دقیق‌تری تولید کنیم پیشرفت بزرگی کرده‌ایم.

همان‌طور که در مهندسی بر اساس قوانین پایه پیش می‌رویم و می‌توانیم از خطرات احتمالی پیشگیری کنیم. در پزشکی باید با پیدا کردن الگوهای ساختارهای زیستی بتوانیم دقیق‌تر بر بیماری‌ها غلبه کنیم. هدف اصلی اد بویدن تلفیق پزشکی و زیست شناسی و مهندسی است تا از درمان‌های بیماری بر اساس شانس و اقبال به سوی درمان‌های بر مبنای مهارت و تلاش و نقشه‌های دقیق ساختارها زیستی پیش برویم.

در زمینه پیشرفت‌های شناخت مغز بیشتر بخوانید:
>>روش تصویربرداری چند مقیاسی از مغز
>>توپولوژی جبری و انقلابی در علوم مغزی
>>اتصالات مغزی پیچیده‌تر از آن چیزی است که فکر می‌کنیم!

منبع: TED

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» مجاز است.