वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि सर्जरी के बिना कैसे "मस्तिष्क को हैक करें"

वैध विज्ञान से भरपूर - साथ ही विज्ञान कथाओं की एक पूरी - "दिमाग को हैक करने" के तरीकों पर चर्चा करता है। वास्तव में इसका क्या अर्थ है, ज्यादातर समय - यहां तक ​​कि काल्पनिक उदाहरणों में - सर्जरी शामिल है, खोपड़ी के तारों को खोलने के लिए या शारीरिक रूप से दिमाग में।

लेकिन यह मुश्किल, खतरनाक और संभावित घातक है। यह रोगियों की खोपड़ी खोलने की आवश्यकता के बिना मस्तिष्क के साथ काम करने के लिए स्मार्ट होगा। न्यूरोलॉजिकल विकार आम हैं, दुनिया भर में एक अरब से अधिक लोगों को प्रभावित करते हैं, सभी उम्र, लिंग और शैक्षिक और आय स्तर। बायोइंजीनियरिंग डिसिप्लिन के व्यापक प्रयास के हिस्से के रूप में मेरी न्यूरल इंजीनियरिंग टीम का शोध, विभिन्न स्केलेरोसिस, ऑटिज्म स्पेक्ट्रम डिसऑर्डर और अल्जाइमर रोग जैसे विभिन्न न्यूरोलॉजिकल डिसफंक्शन को समझने और आसान बनाने की दिशा में काम कर रहा है।

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खोपड़ी के बाहर से मस्तिष्क की गतिविधि को पहचानना और प्रभावित करना अंततः डॉक्टरों को बिना आक्रामक सर्जरी के दुर्बल तंत्रिका तंत्र के रोगों और मानसिक विकारों के निदान और उपचार के लिए अनुमति दे सकता है।

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मस्तिष्क के भीतर वायरलेस कनेक्शन

मेरा समूह मानता है कि हम पहली बार एक नए तरीके की खोज कर रहे हैं जो तंत्रिका कोशिकाएं एक दूसरे के साथ संवाद करती हैं। नसों को शारीरिक लिंक के माध्यम से जोड़ने के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है - या जिसे "वायर्ड" कनेक्शन कहा जा सकता है - जिसमें एक तंत्रिका कोशिका के अक्षतंतु एक पड़ोसी सेल के डेंड्राइट्स को विद्युत और रासायनिक संकेत भेजते हैं।

हमारे शोध में पाया गया है कि तंत्रिका कोशिकाएं वायरलेस तरीके से संचार करती हैं, अपने स्वयं के छोटे बिजली के क्षेत्रों को बनाने के लिए वायर्ड गतिविधि का उपयोग करके, और पड़ोसी कोशिकाओं को बनाने वाले क्षेत्रों को संवेदन करते हैं। यह कई और तंत्रिका मार्गों की संभावना बनाता है और यह समझाने में मदद कर सकता है कि जटिल कार्यों के निष्पादन के दौरान मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से इतनी जल्दी क्यों जुड़ते हैं।

हम खोपड़ी के बाहर से इन विद्युत क्षेत्रों की निगरानी करने में सक्षम हैं, प्रभावी रूप से तंत्रिका संचार पर सुन रहे हैं। हम आशा करते हैं कि हमें मल्टीपल स्केलेरोसिस, या ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार, या प्राइम न्यूरोन्स के कारण क्षतिग्रस्त तंत्रिका तंत्र के लिए वैकल्पिक, स्वस्थ कनेक्शन खोजने में मदद मिलेगी, और विशिष्ट पैटर्न में एक साथ आग लगाने और अल्जाइमर रोग के परिणामस्वरूप खोई लंबी अवधि की यादों को बहाल करने में ।

विशेष रूप से, हमने पाया है कि जब मस्तिष्क में एक अछूता, या मायेलिनेटेड, तंत्रिका फाइबर सक्रिय होता है और अपनी लंबाई के साथ सिग्नल भेज रहा होता है, जिसे एक्शन पोटेंशिअल के रूप में जाना जाता है, विशेष क्षेत्र जिसकी लंबाई के साथ एक बहुत छोटा विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। सेलुलर क्षेत्र जहां ऐसा होता है, रणवीर के नोड्स कहा जाता है, छोटे एंटेना की तरह काम करते हैं जो विद्युत संकेतों को प्रसारित और प्राप्त कर सकते हैं।

दो अत्यधिक विशिष्ट संरचनाओं के किसी भी व्यवधान - माइलिन म्यान या रणवीर का नोड - न केवल न्यूरोलॉजिकल रोग का कारण बनता है, बल्कि आसपास के विद्युत क्षेत्र में भी परिवर्तन होता है।

नसों की बात सुनकर

तकनीकी चुनौती में मस्तिष्क के विशिष्ट भागों को ठीक से लक्षित करना शामिल है। डिवाइस को मानव बाल के व्यास के क्षेत्रों से संकेत प्राप्त करना चाहिए, मस्तिष्क के भीतर कई सेंटीमीटर गहरा।

एक तरीका यह है कि खोपड़ी पर लचीले एंटीना पैच की एक छोटी संख्या को बनाने के लिए जिसे हम "ब्रेन लेंस" कहते हैं, कई पैच से रीडिंग की तुलना करने से हमें इलेक्ट्रॉनिक रूप से तंत्रिकाओं को सुनने का लक्ष्य मिलता है। हम मेटामेट्रिक्स के साथ डिजाइन और प्रयोग कर रहे हैं - आणविक स्तर पर इंजीनियर की गई सामग्री - जो उच्च सटीकता वाले एंटेना के रूप में सेवा करने में विशेष रूप से अच्छे हैं जो बहुत विशिष्ट स्थानों से संकेत प्राप्त करने के लिए ट्यून किए जा सकते हैं।

कोई दर्द नहीं, लेकिन संभावित रूप से महान लाभ

नसों के बीच वायरलेस संचार पर सुनने से, हम मस्तिष्क के उन क्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं जहां विद्युत क्षेत्र इंगित करते हैं कि समस्याएं हैं। तंत्रिका की गतिविधि की विस्तृत विशेषताएं - या गतिविधि की कमी - मस्तिष्क में किसी विशिष्ट समस्या के बारे में सुराग दे सकती है। ये निष्कर्ष मौजूदा तरीकों की तुलना में कहीं अधिक आसानी से संभावित चिकित्सा स्थितियों का निदान करने में मदद कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, एक मरीज के वास्तविक मामले में, एक 38 वर्षीय महिला जिसे हम "बियांका" कहेंगे, जिसे मल्टीपल स्केलेरोसिस, मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी की एक अपक्षयी बीमारी का पता चला है जिसका कोई इलाज नहीं है। । मल्टीपल स्केलेरोसिस के मरीजों की प्रतिरक्षा प्रणाली रणवीर के नोड्स के बीच माइलिन म्यान को नुकसान पहुंचाती है, जिससे मस्तिष्क और शरीर के बाकी हिस्सों के बीच संचार समस्या होती है। यह क्षति मौलिक रूप से प्रभावित नसों में गतिविधि को बदल देती है।

अपनी बीमारी की प्रगति की निगरानी के लिए, बियांका को रीढ़ की हड्डी में नल था, यह देखने के लिए कि क्या उसके रीढ़ के तरल पदार्थ में एमएस से जुड़े विशेष एंटीबॉडी के उच्च स्तर हैं या नहीं। उसे अपने मस्तिष्क के क्षेत्रों को प्रकट करने के लिए एमआरआई स्कैन भी हुआ है, जहां माइलिन क्षतिग्रस्त है, और यह निर्धारित करने के लिए अतिरिक्त परीक्षण का सामना करना पड़ेगा कि उसके तंत्रिका तंत्र के माध्यम से कितनी तेजी से जानकारी बहती है।

ब्रेन लेंस डिवाइस का उपयोग डॉक्टरों को दर्दनाक रीढ़ की हड्डी के नल और असुविधाजनक और समय लेने वाली एमआरआई और सीटी स्कैन के बिना बियांका के मस्तिष्क की निगरानी करने देगा। यह किसी दिन बियांका को अपने मस्तिष्क की निगरानी करने और अपने विशेषज्ञ को मूल्यांकन के लिए डेटा भेजने की अनुमति दे सकता है।

ड्रग्स और सर्जरी के बिना चिकित्सीय उपचार

इसके अलावा, हम उम्मीद कर रहे हैं कि हमारा दृष्टिकोण नए उपचारों को जन्म दे सकता है जो रोगियों पर भी आसान हैं। फिलहाल, बियांका कई दवाएं ले रहा है जो महत्वपूर्ण स्वास्थ्य जोखिम उठाते हैं और अक्सर उसे मतली और थकान महसूस करते हैं। वह कई में से एक है, जो एक अलग चिकित्सा विकल्प का प्रयास करना चाहते हैं।

यह कार्य उसके मस्तिष्क के उन क्षेत्रों की पहचान करने से परे जाने की योजना है जहाँ विद्युत क्षेत्र अस्वस्थता का संकेत देते हैं। कंप्यूटर नेटवर्क प्रबंधन और उन्नत डिजिटल नेटवर्क से प्रेरित होकर, जो क्षतिग्रस्त या बाधित क्षेत्रों के आसपास मार्ग संकेत करते हैं, हम एक ऐसी पद्धति विकसित कर रहे हैं जिसके द्वारा हमारा स्केलप पैच सिस्टम मस्तिष्क में भी संदेश भेज सकता है।

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प्रत्येक क्षतिग्रस्त तंत्रिका फाइबर आमतौर पर हजारों में से एक है जो तंत्रिका फाइबर के एक पथ में एक साथ पैक किया जाता है, जहां पड़ोसी तंत्रिका फाइबर आमतौर पर स्वस्थ होते हैं। हमारा उपकरण माइलिन क्षति के साथ साइटों की पहचान करने में मदद कर सकता है और क्षति के बिंदु से पहले उन तंत्रिका तंतुओं का पालन कर सकता है, जो उनके अवांछित संकेतों को उठा सकता है। तब हम मस्तिष्क लेंस का उपयोग पूरक विद्युत क्षेत्रों को मस्तिष्क में संचारित करने के लिए करेंगे, जो माइलिन क्षति के आसपास के क्षेत्रों में उन स्वस्थ संकेतों को भेजते हैं, जिससे पड़ोसी तंत्रिका तंतुओं को संदेश भेजने के लिए प्रोत्साहित किया जा सके कि क्षतिग्रस्त तंतु नष्ट न हों।

अब तक, हम इस दृष्टिकोण को एक सुपर-कंप्यूटिंग वातावरण में अनुकरण करने में सक्षम रहे हैं जहां नैदानिक ​​अनुसंधान प्रयोगशालाओं द्वारा मस्तिष्क तंत्रिका पैरामीटर प्रदान किए गए हैं। आने वाले महीनों में, हम एक मस्तिष्क लेंस प्रोटोटाइप का निर्माण और परीक्षण करेंगे। मस्तिष्क को सुनने और इसके साथ संचार करने से सर्जरी के बिना चिकित्सा निदान और उपचार के लिए संभावनाओं का एक आकर्षक नया सेट मिलता है।

यह लेख मूल रूप से सल्वाटोर डोमिनिक मोरेर्गा द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।