دستگاه ایجاد حس چشایی و مزه مصنوعی در مغز بدون چشیدن مواد خوراکی

اختراع دستگاه ایجاد حس چشایی و مزه مصنوعی در مغز بدون چشیدن مواد خوراکی

در این یاداشت بطور کوتاه و خلاصه به بررسی "دستگاه ایجاد حس چشایی و مزه مصنوعی در مغز بدون چشیدن مواد خوراکی" از سری اختراعات منتشر شده من میپردازیم.

---

 

لازم به اشاره میدانم, یاداشت زیر تنها مختصری از بخش "مقدمه مقاله اصلی" است, لذا در صورت علاقمندی می توانید توضیحات فنی جامع و کامل این اختراع را به تفصیل در بخش زبان فارسی وب سایت "سیاره علوم" www.sciencesplanet.com مطالعه و همچنین ویدیوی خلاصه فیلم این اختراع را مشاهده فرمائید. ضمن احترام, این یاداشت بعنوان بخشی از مقاله اختراعات من تحت قانون "مالکیت معنوی" بوده و صرفا جهت اطلاع رسانی عموم است لذا هر گونه کپی برداری و استفاده غیر مجاز از توضیحات, تصاویر تخصصی و ایده های بازگو شده در این یاداشت ممنوع می باشد.

 

ایده اولیه خلق این دستگاه در سال 2009 پس از خواندن کتاب The Brain That Changes Itself - 2007 «مغزی که خودش را تغییر می دهد» نوشته روانکاو "نورمن دویج" Norman Doidge در ذهن من شکل گرفت. در این کتاب نورمن دویج به تشریح انعطاف پذیری نورون های مغز برای تغیر و تصحیح مسیر پالس های عصبی پرداخته بود. با توجه به علاقه دیرینه و بسیار زیادم به کاوش در ساختار مرموز ریز ترین اجزای تشکیل دهنده مغز, در سال 2009 به تشویق و پیشنهاد جناب دکتر مسعود شفیعی (از دوستان نزدیکم) که استاد دانشگاه پزشکی در مجارستان بود, شروع به مطالعه طیف بسیار وسیعی از کتب پزشکی برای ادامه تحصیل در رشته پزشکی آن دانشگاه نمودم اما در نهایت پس از 7 ماه بدلیل تعهدات خانوادگی در کنار تعهدات مسئولیت پذیری در ایر لاین از این تصمیم انصراف دادم. با اینحال تا به امروز این علاقه کاهش نیافته و در هر فرصتی فراهم بوده همچنان به مطالعه در ساختار پر رمز و راز مغز ادامه داده ام.

مطالعه مداوم کتابهای تخصصی و گوناگون پزشکی در آن سالها ضمن بالا بردن آگاهی من از این قلمرو بی پایان و شگفت انگیز منجر به خلق ایده های علمی مختلفی شد که یکی از آنها امکان ساخت دستگاه ایجاد حس چشایی و مزه مصنوعی در مغز بدون چشیدن و استفاده از هیچگونه مواد خوراکی بود. در حقیقت ایده من شکل اختصاصی تر استفاده از تکنیک اپتوژنتیک Optogenetics برای کنترل کامل سیستم چشایی مغز بود. دو سال بعد در سال 2012 من ایده ام را در فیلمنامه فیلم علمی تخیلی بسوی آینده Towards the future به تهیه کنندگی کمپانی Da Yamms در هالیوود به نمایش گذاشتم که در بخش توضیحات فنی مقاله آن بر روی وب سایت "سیاره علوم" به تشریح کامل نحوه کار این دستگاه اشاره کرده ام.

قبل از تشریح جزییات فنی لازم است مروری بر مفهوم اپتوژنتیک در پزشکی داشته باشیم. اصطلاح اپتوژنتیک به ترکیب استفاده همزمان از تکنیک اپتیک و ژنتیک برای تحریک سلول های عصبی حساس به نور و بررسی میزان عملکرد آنها اطلاق می شود. با استفاده از تکنیک اپتوژنتیک, شیوه های بررسی نوری و ژنتیکی با هم ادغام شده و دقت بی نظیری در هدف گیری مکانی و زمانی برای بررسی و کنترل عملکرد یک سلول عصبی ایجاد می شود. با استفاده از این فناوری امکان دستکاری هدفمند و انتخاب شده بر روی مجموعه زیادی از سلول های مشخص عصبی فراهم می شود و میتوانیم تغییرات کاملا مشخصی با استفاده از پالس های الکتریکی بسیار ظریف و دقیق بر روی سلولهای هدف ایجاد نمائیم که به طور قابل توجهی این تغییرات بر مدارهای عصبی پیچیده در مغز تاثیر خواهند گذاشت. در بخش درمانی بدلیل تمرکز مطلق اپتوژنتیک بر فعالیت عملکرد نورون های مغز, این تکنیک می تواند عاملی مهم برای درمان بیماری های نورودژنراتیو (از دست دادن خاصیت انتخابی نورون ها که منجر به نقص عملکرد سیستم عصبی می شود) محسوب گردد.

این خاصیت تحریک پذیری برخی از نورون های مغز نسبت به نور باعث گشت من را به این فکر بیندازد که چنانچه امکان ترمیم مدارهای عصبی با عملکرد ضعیف توسط تکنیک های اپتوژنتیک وجود دارد پس امکان کارکرد این تکنیک برای خنثی کردن و یا فعال کردن و کنترل کامل بخش حس چشایی در مغز نیز محتمل است. بعبارتی با تحریک بخش حساس به نور در سلول های عصبی موجود در بخش هسته خلفی-میانی شکمی تالاموس Ventral posteromedial nucleus of the thalamus و بدون استفاده از پالس های دریافتی نورون ها از مسیر اتصال مولکول های شیمیایی مواد خوراکی به پروتئین غشای پلاسمای سلول های Gustatory Cortex ما خواهیم توانست به یک حس چشایی مصنوعی در مغز دست یابیم. هرچند این ایده بعد ها بر روی موش های آزمایشگاهی امتحان شد اما استفاده از آن بر روی انسان بدلایلی تا کنون انجام نیافته است.

یکی از عواملی که باعث گشت خلق این ایده در ذهن من شکل گیرد ارتباط ذاتی نیاز, عادت و علاقه انسان با سیگنالهای تجربه خوشایند چشایی مزه ها (نظیر شوری یا شیرینی) بود. بعنوان مثال با توجه بر نیاز ضروری سلول های بدن به میزان کنترل شده و مشخصی از گلوکز (مواد قندی بعنوان یکی از مهمترین منابع تولید انرژی), و پس از مصرف مواد غذایی گلوکز دار سیستم دوپامین مزولیمبیک (Mesolimbic Dopamine) در مغز فعال شده و ایجاد حس لذت و نیاز مجدد به مصرف مواد قندی را افزایش می دهد. مسیر عصبی منتهی به مزولیمبیک حس پاداش، میل و احساسات را در مغز افزایش می دهد بدین صورت که با مصرف مواد قندی دوپامین از تگمنتوم شکمی (VTA) به هسته اکومبنس، آمیگدال و هیپوکامپ منتقل شده و ضمن فعال سازی سیستم پاداش, نیاز به مصرف مجدد مواد قندی یا نمکی را افزایش می دهد.

چنین افزایشی در اشخاصی که مقدار ترشح انسولین در خون آنها کمتر از میزان لازم برای طبیعی نگهداشتن قند خون است ( بیماران دیابت قندی Diabetes Mellitus) منجر به بروز خطرات جدی می شود. این موضوع برای کسانی که به فشار خون مبتلا هستند نیز صادق است چون با مصرف بیش از حد مواد نمک دار, احتقان آب در بدن (Water retention) توسط سدیم رخ داده که منجر به افزایش حجم و تشدید فشار خون بعنوان یکی از عوامل اصلی سکته مغزی می شود. از سویی پرهیز از خوردن مواد شیرین و یا شور نیاز به اراده قوی, تمرین ذهنی مداوم و مراقبتهای ویژه دارد که این توانایی و قابلیت در تمامی اشخاص دارای سطحی یکسان نیست.

در چنین شرایطی استفاده از دستگاه ایجاد حس چشایی مصنوعی برای این دسته از اشخاص می تواند راه حلی جایگزین بوده تا ضمن رفع نیاز لذت از دریافت مزه های گوناگون, از بوجود آمدن پیامدهای مخاطره آمیز مصرف واقعی مواد قندی یا نمکی جلوگیری نمایند زیرا با کنترل میزان تحریک پذیری هسته خلفی-میانی شکمی تالاموس می توان مقدار مورد نیاز و مناسب حس چشایی از مزه های گوناگون را بصورت مصنوعی در بخش قشر چشایی Gustatory Cortex شبیه سازی کرد بدون اینکه مواد غذایی توسط پپیلی زبان Lingual Papillae چشیده و وارد ترکیب خون شود.

تصور کنید که به جای دارو درمانی مرسوم با استفاده از قرص های شیمیایی بتوانیم بیماری ها را به سادگی با پرتوهای نور و از درون مغز درمان کنیم، در حقیقت رخ دادن این موضوع آنقدرها هم که فکر می کنیم دور از واقعیت نیست زیرا در سالهای اخیر ما شاهد توسعه زیاد فناوری بیوالکترونیک مبتنی بر نور بوده ایم و من امیدوارم چنین ایده هایی هر چه زودتر به مرحله استفاده درمانی رسیده تا توسعه بیشتری در گستره عملکردی آن انجام پذیرد.

منبع: مقالات و پژوهش های علمی منتشر شده علی پوراحمد بر روی وب سایت "سیاره علوم" www.sciencesplanet.com