Uskumatu: rühm Iisraeli teadlasi on välja töötanud seadme, mis kasutab inimese ajulainet DNA-põhiste nanorobotite kaugjuhtimiseks - samal ajal kui need nanorobotid olid elava prussaka sees. Kuulates inimese vaimset korda, avaneb roboti kest nagu auster ja vabastab ravimimolekuli, mis reguleerib prussakarakkude füsioloogiat.
Hoolimata asjaolust, et see on "lihtsalt idee tõestus ja tõestus", avab see tehnoloogia meie jaoks uue neuroarvutite nanoühenduste ajastu, mis seob inimese vaimse seisundi bioaktiivse koormusega nagu ravimid. Sellisel prototüübil põhinevad tulevased ravimeetodid võivad skisofreenia, depressiooni või muude psüühikahäirete ravis märkimisväärselt edasi liikuda: ravimid aktiveeritakse alles siis, kui patsiendi ajulainetel ilmnevad ebanormaalsuse tunnused.
Positiivse mõtlemise juhtimine
Teos ilmus akadeemilises ajakirjas PLoS One.
Prussaka keha funktsioonide häkkimine mõttejõul on iseenesest üsna huvitav, kuid teadlased on oma tehnoloogia välja töötanud teistsugust eesmärki silmas pidades: lahendada ravimitega toimetamise tüütu probleem.
Narkootikume on äärmiselt keeruline vajaduse korral tarnida, eriti kui tegemist on aju sisemise tööga.
Kui inimene neelab alla neuroaktiivsed pillid (näiteks Adderall või Ritalin), hakkavad toimeained keha ringlema. Mõned hävitatakse kohe maksas, muutes need vähem efektiivseks, teised aga murravad läbi vereringe, põhjustades mõnikord kõrvaltoimeid. Teadlased on püüdnud sellest probleemist mööda saada, kapseldades ravimeid erinevatesse viivitatud vabanemisega tablettide katetesse või geelidesse. Kuid isegi need süsteemid pole täielikult hallatavad, kuna pärast kestast eemaldamist pole neid võimalik välja lülitada.
Reklaamvideo:
Mitu aastat tagasi pakkus rühm Harvardi teadlasi George Churchi juhtimisel välja väga eksootilise lahenduse: DNA origami nanorobotid.
Karbid nagu molluskid, need nanoskaalarobotid koosnevad sünteetiliste DNA molekulide ahelatest, mis kapseldavad ravimi kasulikku koormust, kuni on aeg need vabastada. Erinevalt toimeainet reguleeritult vabastavatest tablettidest on ravim füüsiliselt koore külge kinnitatud, seega ei saa see kunagi füüsiliselt vaba ja mööda keha ringi uitama. Selle asemel vabastatakse kasulik koormus alles siis, kui avaneb "karp"; sulgege kraanikauss ja blokeerige ravim koheselt.
Nanoroboti avanemine toimub kahe luku abil, millest kumbagi on esindatud spetsiaalse DNA-ahelaga, mida nimetatakse aptameriks, mis seondub sihtmolekuliga - näiteks vähirakkude pinnal oleva retseptoriga. Kui aptameer lukustub sihtmärgile, laieneb kest ja vabastab väärtusliku lasti.
"Need nanorobotid on esimene süsteem, mis läheneb terapeutiliste molekulide tegelikule haldamisele," kirjutavad Iisraeli teadlased oma töös. Kuid me peame leidma spetsiifilised molekulaarsed sihtmärgid - esinevad haigetel, kuid mitte normaalses olekus - ja seovad robotid nendega. Vähirakkude puhul on see väga keeruline. Vaimse haigusega - ja täiesti võimatu.
DNA-põhiste nanorobotite töötamiseks nendes tingimustes on vaja muid juhtimisrežiime.
Ja see viis teadlased ideeni: kuna psüühikahäiretega kaasnevad sageli selged aju ebanormaalse aktiivsuse tunnused, mida on EEG-l hõlpsasti näha, siis äkki saame nanorobotite juhtimiseks ja ravimite vabastamiseks kasutada ajulainet?
Mõistus üle asja
Oma idee katsetamiseks ehitasid teadlased lihtsa, kuid kontseptsioonilt tõestatud süsteemi, mida saab tegelikuks kliiniliseks kasutamiseks veelgi optimeerida.
Kõigepealt koolitasid nad algoritmi EEG-mustrite eristamiseks puhkeseisundis või jõulist vaimset tööd tegevast inimesest. Seejärel ühendasid nad fluorestseeruva molekuli - kasuliku koormuse - robot-DNA-ga, märgistades selle raua nanoosakestega ja süstisid selle elektromagnetiliste mähiste sisse paigutatud elusate prussakate kehadesse.
Rauast nanoosakesed on olulised: nagu eelmises näites olevad aptameerid, toimivad need lukudena, mis kontrollivad roboti DNA-d.
Inimene paneb EEG kiivri selga, istub süsteemi kõrvale ja soovi korral kas lõdvestab end vaimselt või lahendab matemaatilisi probleeme. Ajulained dekodeeritakse reaalajas ja neid kasutatakse elektromagnetilise mähise oleku muutmiseks, lülitades selle arvutuste ajal sisse. Elektromagnetvälja nihe soojendab rauast nanoosakesi, need avavad "austri" ja vabastavad fluorestseeruva molekuli.
18 sekundit pärast välja aktiveerimist tuvastasid teadlased prussakast fluorestsentsi, mis kinnitas süsteemi funktsionaalsust. Veelgi enam, kui inimese operaator vaimselt lõdvestus, sulgus DNA kest ja fluorestsents lakkas. Seega on robotid edukalt deaktiveeritud.
"Need tulemused näitavad katsealuste ja robot-DNA edukaid koostoimeid elusloomas," järeldasid autorid.
Telepaatiline teraapia
Autorid usuvad, et nende tehnoloogia tulevasi projekte saab kasutada ravimite automaatseks vabastamiseks inimestel, kui vaja.
Algoritmi saab treenida aju seisundi jälgimiseks, mis on seotud tähelepanupuudulikkuse hüperaktiivsuse häire või skisofreeniaga, või kohandada seda isegi vajadustega, ütleb uuringu autor Sachar Arnon. Näiteks kui EEG tuvastab depressiooni eskaleerumise märke, võib see aktiveerida DNA-roboteid, mis vabastavad lühidalt antidepressante, et aidata sümptomitega võidelda, enne kui nad teie meelt löövad. Seega ei supelda pidevalt psühhoaktiivsete ravimitega, eriti kui neid pole vaja.
Idee on futuristlik ja veel on palju tööd teha. Pärismaailma veenmine seda lähenemist kasutama võib olla eriti keeruline, ütleb uuringu autor dr Doron Friedman.
"Kuigi mõned suundumused viivad meid kantava tehnoloogia poole, on inimeste igapäevaelus endiselt väga raske mõõta kõrge kvaliteediga EEG signaale," selgitab Friedman. Süsteemi plaanipärase toimimise nimel kaalub rühm väikese EEG-seadme ehitamist, mis jälgiks pidevalt ja väsimatult ajutegevust. Kõrvalekallete ilmnemisel aktiveerib see kaasaskantava seadme - näiteks nutikellad, prillid või ehted -, et luua ravimite vabastamiseks vajalik elektromagnetväli.
Kuid isegi ajutegevuse dešifreerimine on keeruline, tunnistab Friedman. Praegu võime vaimse puudega patsientide laboris leida mõningaid erinevusi EEG-s. Kuid usaldusväärse neuromarkeri tegemine, mis töötab reaalajas, on täiesti teine asi. Kuid nad töötavad selle loomise nimel aktiivselt.
Igal juhul on teadlaste rühm optimistlik oma käsitöö tuleviku suhtes.
Oma uuringus kasutasid teadlased aju tegevust päästikuna. Kuid teised parameetrid peaksid olema DNA-robotite juhtimisel sama tõhusad ja need andmed muutuvad üha kättesaadavamaks. Näiteks on südameseire rakendused juba mobiilseadmetele saadaval ja mõned neist võimaldavad teil jälgida veresuhkrut ja muid bioloogilisi parameetreid.
Selline seade võiks lihtsustada paljusid asju meie elus. Ainult mõttejõul võiksime käivitada DNA-robotite patrulli, mis vabastaks melatoniini ja tegeleks meie unetusega või kofeiiniga, et meid rõõmustada. Võiksime saavutada isegi ideaalse joobeseisundi.
Kujutage ette, et suudate tarnida täpse koguse alkoholi, mis hoiab teid purjus, kuid rõõmustab. See on rumal, aga võib juhtuda,”ütleb Arnon.
ILYA KHEL
