آیا نانو ربات ها می توانند مغز را هک کنند؟

بنا به پیش‌بینی یکی از دانشمندان دانشگاه ام‌آی‌تی، در دهه ۲۰۴۰ میلادی می‌توان نانوربات‌هایی را از طریق جریان خون وارد مغز کرد و به کمک آنها از اطلاعات موجود در مغز افراد آگاه شد یا اینکه اطلاعات جدیدی را وارد مغز نمود.

نیکولاس نگروپونته یکی از بنیان گذاران اینترنت و سازنده آزمایشگاه مدیای اِم‌آی‌تی (MIT Media Lab) میباشد که ایده‌های خود را در کتاب پرفروش “دیجیتالی‌شدن (Being Digital) مطرح کرده است. این کتاب حاصل پیش‌ بینی‌های معروف او در زمینه ی چگونگی ادغام ناگهانی جهان تعاملی، جهان سرگرمی و جهان اطلاعات است. بسیاری از پیش‌بینی‌های نگروپونته مربوط به دهه هشتاد میلادی است و به نظر می‌رسد پیش‌بینی‌های او در مورد آینده در دهه ۲۰۴۰، به کمک نانوربات‌ها و هک مغز اعصاب (Neurohacking)، قابل‌درک خواهد بود.

نگروپونته معتقد است که در دهه آینده، فناوری‌های زیست‌شناسی مصنوعی (synthetic biology) و رابطه بین زیست‌شناسی و سیلیسیم، از فناوری‌های مخرب خواهند بود. وی می‌گوید: «کلید‌‌ پیش‌بینی من این بود که بهترین راه را برای ارتباط برقرارکردن با مغز، از طریق داخل بدن، یعنی جریان خون می‌دانستم. اگر شما یک ربات کوچک به جریان خون تزریق نمایید، می‌توانید به همه سلول‌ها، اعصاب و تمام چیزهایی که در مغز است نزدیک شوید.

نیکولاس نگروپونته

بنابراین اگر شما بخواهید اطلاعاتی را وارد کنید و یا اینکه اطلاعاتی را بخوانید، می‌توانید این ربات را وارد جریان خون نمایید. در حالت تئوری می‌توانید شکسپیر (Shakespeare) را در جریان خون خود بارگذاری نمایید و به صورت ربات‌های کوچک، به بخش‌های مختلف مغز بفرستید. یا اینکه اگر بخواهید صحبت به زبان فرانسوی را یاد بگیرید، می‌توانید ربات‌ها را به صورت تکه‌های فرانسوی وارد خون نمایید. بنابراین در تئوری، شما می‌توانید اطلاعات را به درون بدنتان بفرستید.»

ربات‌های کوچک یا نانوربات به وسیله نانوفناوری پیشرفته توسعه یافته‌اند. آنها می‌توانند به‌قدری کوچک باشند که با چشم دیده نشوند و در مقیاس نانو (یک نانومتر معادل یک میلیاردیم متر است) عمل کنند. نانوربات‌ها می‌توانند به صورت بی‌سیم با یکدیگر و با جهان خارج ارتباط داشته‌ باشند. همچنین می‌توانند اطلاعات مغز را هک کنند. نانو ربات‌ها را می‌توان به کمک روش‌هایی مانند استفاده از قرص وارد بدن کرد تا بتوانند اطلاعات موجود در نورون‌ها (یاخته‌های عصبی) و سیناپس‌های مغز را بخوانند و یا اینکه اطلاعات جدیدی را وارد مغز نمایند، به عنوان مثال اطلاعاتی مانند شکسپیر و یا یک زبان جدید.

نانوروبات‌ها بیشتر شبیه یک داستان تخیلی هستند، اما داستان‌های تخیلی اغلب درست از آب در می‌آیند و به فناوری تبدیل می‌شوند. ما نباید انتظار داشته باشیم که این فناوری در سال آینده قابل‌ دسترسی باشد، البته پیشرفت‌های کنونی در فناوری عصب‌ شناختی (نئوروفناوری) باعث تشویق برای دستیابی به فناوری‌های جدیدتر می‌شود. برای مثال در حال حاضر می‌توان به وسیله حسگرهای بی‌سیم، ارتباطی بین مغز و کامپیوتر ایجاد نمود و با فکرکردن، بازی‌های کامپیوتری انجام داد.

نانوذرات حاوی آنتی‌بادی برای رهاسازی دارو به سطح قرنیه

گروه تحقیقاتی از مرکز زیست‌شناسی مولکولی و سلولی در حیدرآباد هند نشان دادند که داروی ضدقارچ با استفاده از این نانوذرات وارد محیط چشم شده و التهاب را کاهش می‌دهد. این سامانه دارویی روی موش‌های آزمایشگاهی و انسان مورد آزمایش قرار گرفته است.
کراتیت یک بیماری‌ چشم است که در آن قرنیه دچار آسیب شده و ممکن است فرد را گرفتار مشکل بینایی کند.
این نانوذرات برای درمان کراتیت مورد آزمایش قرار گرفته است. در حدود 30 درصد از بیماران دچار کراتیت، در نهایت دچار نابینایی می‌شوند. دلیل این امر پروتئاز تولید شده توسط پاتوژن است که موجب آسیب به قرنیه چشم می‌شود. این نانوذرات رساندن دارو به قرنیه را بهبود داده و می‌تواند اثربخشی آن را افزایش دهد؛ همچنین قادر است التهاب چشم را مدیریت کرده و آن را بهبود دهد.
براساس گزارش‌های محققان، درمان کراتیت بسیار چالش برانگیز است؛ چرا که هم عفونت و هم التهاب باید درمان شود. 
چالش دیگر، حفظ سطح دوز مناسب دارو در سطح قرنیه است؛ چرا که اشک چشم و پلک‌زدن موجب شسته شدن دارو از سطح چشم می‌شود. در روش جدید، محققان از نوعی آنتی‌بادی استفاده کردند که روی سطح نانوذرات قرار می‌گیرد و قادر به اتصال به قرنیه است. با اتصال نانوذرات به سطح قرنیه، ماندگاری آن در چشم افزایش یافته و رهاسازی دارو با کارایی بالاتری انجام می‌شود. پروتئاز تولید شده توسط قارچ موجب از بین رفتن نانوذرات ژلاتینی شده و دارو رهاسازی می‌شود. همین تأثیر پروتئاز روی نانوذرات نیز می‌تواند موجب کاهش آسیب به قرنیه شود.

تولید آب شیرین با استفاده از انرژی خورشید و فناوری نانو

حققان به منظور بهبود کارآیی فرآیند، انرژی خورشید را در سیستمی موسوم به تقطیرغشایی با نانوفوتونیک فعال (NESMD) مورد استفاده قرار می‌دهند. در این شیوه نانوذرات سیاه رنگ کربن درون غشاء تعبیه می‌شوند. این نانوذرات موجب جذب 80 درصد از انرژی خورشید و در نتیجه گرمایش غشاء می‌شوند تا آب شور با سرعت بیشتری تبخیر شود و انرژی خارجی موردنیاز سیستم کاهش یابد.

این سیستم در ابعاد بسیار کوچک و صرفا برای آزمایش صحت عملکرد ایده محققان طراحی و ساخته شده است. اما محققان نمونه دیگری را با ابعاد 70 در 25 سانتیمتر ساختند و به این نتیجه رسیدند که فناوری آن‌ها در مقیاس بزرگ‌تر هم به خوبی عمل می‌کند و حتی استفاده از نور متمرکز خورشید موجب افزایش بیشتر کارآیی سیستم می‌شود.

در واقع هنگامی که از یک عدسی برای متمرکز کردن نور خورشید به میزان 25 برابر استفاده شد، توان دریافتی به 17.55 کیلووات در هر متر مربع رسید و حجم آب شیرین تولید شده به حدود 6 لیتر در متر مربع در ساعت رسید. 

در حال حاضر گروه‌هایی از محققان در دانشگاه MIT، شرکت IBM و استارتاپ‌هایی مانند Desolenator در تلاشند تا ابزارهایی را برای تولید آب شیرین بسازند. اما سیستم دانشگاه رایس ماجولار و نسبتا قابل حمل است و در مناطقی که به الکتریسیته دسترسی ندارند، قابل استفاده است. 

آب شیرین کن خورشیدی

نانوتراشه‌ای با ابعاد کوچک برای شناسایی نشانگرهای بیماری

محققان موفق به ساخت آزمایشگاه روی تراشه‌ای شدند که قادر است زیست‌نشانگرهای بیماری را به سرعت شناسایی کند. ابعاد این تراشه به قدری کوچک است که می‌توان آن را در ادوات قابل پوشیدن مورد استفاده قرار داد.

راهبرد جدیدی با استفاده از آزمایشگاه روی تراشه دردانشگاه راتگرز ارائه شده‌است که از آن می‌توان برای رصد وضعیت سلامت استفاده کرد. این سامانه به قدری کوچک است که می‌توان آن را همانند یک ساعت مچی مورد استفاده قرار داد.

این روش که شکلی از زیست‌آرایه است می‌تواند برای رصد مستمر عرق یا خون استفاده شود. در زیست‌آرایه‌ها معمولا از اتصال یک ماده قابل رهگیری به ماده مورد نظر استفاده می‌شود تا درصورت وجود ترکیب مورد نظر و برهمکنش آن، حضور آن شناسایی می‌شود.

نتایج این پروژه در نشریه Lab on Chip به چاپ رسیده است.

مهدی جوانمهر و همکارانش در این مقاله نشان دادند که چگونه میکروذرات را به زیست‌نشان‌گرهایی نظیر آنتی‌ژن ویژه پروستات (PSA) متصل می‌کنند. این ساختار همانند یک بارکد عمل می‌کند و با استفاده از تجهیزات الکترونیک کوچک قابل شناسایی است. 

در حال حاضر این زیست‌نشانگرها با استفاده از تجهیزات بزرگ شناسایی می‌شوند اما این فناوری می‌تواند این فرآیند را سریع و با استفاده از ادوات پوشیدنی قابل حمل امکان‌پذیر کند.

در این روش از میکروخازن قابل تنظیم استفاده شده که روی سطح کره‌های پلی‌استایرنی قرار گرفته است. این کره‌ها با استفاده از فلز پوشیده شده که یک لایه اکسیدی نیز روی آن قرار دارد. تغییر ضخامت پوشش موجب تغییر خواص الکتریکی لایه اکسیدی و مساحت سطحی کره می‌شود.

با استفاده از آرایه زیستی می‌توان زیست‌نشانگرهای مختلف را در یک نمونه شناسایی کرد. این موضوع مهم است چرا که در برخی بیماری‌ها شناسایی چند نشانگر برای تشخیص بیماری مورد نیاز است.

این گروه نشان دادند که با این روش می‌توان با دقت 95 درصد زیست‌نشانگرها را شناسایی کرد که در حال حاضر این فناوری به‌گونه‌ای در حال توسعه است که دقت به 100 درصد برسد.

محققان پیش‌بینی می‌کنند که این فناوری تا 2 سال آینده به‌صورت تجاری به بازار عرضه شود.

9 توهم دیداری که شما را شگفت زده می‌کند

همانطور که آزمایش اتاق ایمز نشان می‌دهد دیدن لزوما به معنای باور کردن نیست. به لطف وجود اینترنت خطاهای دیداری مجددا مورد توجه قرار گرفته‌اند. شاید دلیل علاقه‌ و توجه مجدد به حقه‌های دیداری ‌این باشد که بسیاری از خطاهای رایج به سبب دقیق نگاه نکردن پیش می‌آیند و دقیق نگاه نکردن از نتایج اصلی استفاده از رسانه‌های مبتنی بر اینترنت می‌باشد.

چه به این خطاهای دیداری به عنوان ترفندهای شسته رفته‌ی میهمانی‌ها بنگرید یا به عنوان مثال‌هایی از پیچیدگی‌های درک انسان و تکامل ذهن، درک این خطاها به طور غیر قابل انکاری شگفت ‌انگیز می‌باشند. در ادامه 9 مورد از خطاهای دیداری کلاسیک و دلایلی که تا به امروز، همچنان مردم را فریب می‌دهند، خواهید خواند.

۱- خطای رقاص چرخنده

این تصویر یک رقاص زن را نشان ‌می‌دهد که در حلقه‌ای بی پایان در حال چرخش به دور خود است. خطا مربوط به جهت چرخش است. بیننده ابتدا گمان می‌کند که او در حال چرخیدن در جهت ساعتگرد یا پادساعتگرد  است در حالی که همان مشاهده کننده اگر دوباره نگاه کند ممکن است احساس کند در جهت مخالف با دفعه‌ی پیش در حال چرخش است. در واقع این انیمیشن در یک حلقه‌ی بی‌ نهایت است و جهت حرکتش را عوض نمی‌کند.

چرا مشخص کردن جهت چرخش غیر ممکن است؟ این خطای دیداری شما را با استفاده از درک عمق به اشتباه می‌اندازد. چون نشانه‌های کافی برای مشخص کردن عمق تصویر رقاص وجود ندارد کسی نمی‌تواند جهت چرخش آن را به طور قطعی مشخص کند. این تصویر یک نمیرخ است و موهای دم اسبی یا بازوهای او فقط زمانی قابل دیدن هستند که به یک ‌طرف می‌چرخد و در لحظه‌ی مهمی که باید آن‌ها را ببینیم تا اطلاعات لازم در مورد عمق و جهت را درک کنیم، ناپدید می‌شوند.

2- توهم دیوار کافه

خطای دیوار کافه برای اولین بار بر روی دیوار یک کافه در بریستول انگلیس دیده شد. خطای معروف به دیوار کافه یک صفحه‌ی شطرنج است که مربع‌های آن کمی نامتوازن یا به‌هم ریخته‌اند. مربع‌های یکی در میان سیاه و سفید نسبت به سطر بالا و پائین خود کاملا زیر هم‌ قرار نمی‌گیرند. در نتیجه خطوط افقی بین این سطور کمی شیب‌دار به نظر می‌آیند. در واقع خط‌های افقی با خطوط بالا و پائین خود کاملا موازی هستند و کاملا مستقیم اند.

خطای دیوار کافه، مشابه با خطای زولنر است که در آن کشیدن خطوط کوتاه در زوایای مختلف نسبت به یک سری خطوط بلند موازی، باعث کج دیده شدن خطوط بلند می‌شود. در حالی که در واقع این خطوط کاملا موازی هستند. نظریاتی که برای توضیح این پدیده وجود دارند دلیل حقه خوردن چشم انسان توسط این الگوها را تمرکز اولیه‌ی بینایی بر روی تضاد میان فضاهای سفید و سیاه می‌دانند. انسان به طور ناخودآگاه قبل از آنکه بر روی همه‌ی قسمت‌های تصویر تمرکز کند از این تضاد برای توضیح تمام اشکال دیگر تصویر در ذهن خود استفاده می کند .

3-خطای کنتراست همزمان

خطای کنتراست همزمان با استفاده از یک زمینه‌ی سایه دار، بیننده را در مورد رنگ اصلی جسم دچار اشتباه می‌کند. در این تصویر نوار افقی در وسط تصویر تماما یک رنگ می‌باشد. گرچه تغییر رنگ پس زمینه در یک شیب ملایم باعث می‌شود تا بیننده گمان کند رنک این نوار از چپ به راست در حال تغییر است. اگر بیننده با استفاده از دستهای خود پس زمینه را بپوشاند متوجه می‌شود که تمام نوار یک رنگ خاکستری است.

این حقه نشان می‌دهد که انسان تمایل دارد تا بر اساس آنچه دور و بر جسم را گرفته است قضاوت کند تا با نگاه کردن به خود شی. ممکن است این یک در توانایی درک انسان به نظر برسد (توانایی نگاه کردن به یک جسم بدون تاثیر پذیری از اشیاء دور آن)، اما می‌توان آن را یک ویژگی مثبت نیز به حساب آورد(توانایی در نظر گرفتن تمام تصویر).

4- پله‌های پنروز

پله‌های پنروز که آن را پله‌های ناممکن نیز می‌نامند توسط یک تیمی متشکل از یک پدر و پسر به نام‌های راجر و لیونل پنروز خلق شده است. پله‌های پنروز که آن را به نام پله‌های ناممکن نیز می‌شناسند یکی از معروفترین خطاهای دیداری است. در این تصویر دو بعدی به نظر می‌رسد چهار طرف این پله‌‌ها به هم چسبیده‌اند به گونه‌ای که می‌توان در یک حلقه‌ی بی‌نهایت می‌توان از آن بالا رفت یا پایین آمد و هرگز به یک نقطه‌ی بالاتر یا پایین‌تر از بقیه‌ی نقاط نرسید.

گرچه این خطا فقط می‌تواند در حالت دو بعدی وجود داشته باشد اما پله‌های پنروز تبدیل به موضوعی جذاب و مشهور برای هنرمندانی شده است که پله‌ها یا ساختارهایی مشابه دو بعدی را نقاشی یا طراحی می‌کنند. در واقع این تنها یک مثال از حقه‌هایی است که نقاشان و دیگر هنرمندانی که کارهای دو بعدی انجام می‌دهند ،قرن‌‌ها است مورد استفاده قرار می‌دهند.

5- خطای پونزو

این خطا را به افتخار ماریو پونزو، دانشمند ایتالیایی که برای اولین بار آن را کشف کرد، خطای پونزو می‌نامند. خطای پونزو چشم را بر اساس اشکال هندسی دچار خطا می‌کند. ایده‌ی این خطا مشابه با خطای کنتراست همزمان است. انسان بر اساس اطلاعاتی که از پس زمینه می‌گیرد فرض‌هایی درباره‌ی یک شکل می‌کند.

این خطا به سادگی ایجاد می‌شود. زمانی که ماریو پونزو، روانشناس ایتالیایی برای اولین بار آن را مطرح کرد دو خط افقی موازی کشید که دقیقا هم‌اندازه بودند. سپس پونزو با کشیدن دو خط عمودی که به هم نزدیک می‌شوند  قادر بود که بیننده را به نحوی فریب دهد که خط موازی پشتی بلندتر از خط موازی جلویی به نظر برسد.

6- مکعب ناممکن

مکعب ناممکن یا مکعب نکر(Necker Cube) مثالی از اشکال مبهم است. مکعب نکر یک طراحی از مکعبی است که هیچ نشانه‌ای راجع به عمق ندارد. بنابراین تشخیص قسمت جلویی یا پشتی این مکعب ناممکن است. این مکعب را اولین بار دانشمندی سوئیسی به نام لوئیس نکر کشید و نام مکعب نکر را هم از همین‌جا گرفته‌اند. خطا به این گونه‌ است که برخی آن را به عنوان یک مکعب سه بعدی به یک طرف در جلو می‌بینند در حالی که برخی دیگر همان سمت را به عنوان پشت مکعب تشخیص می‌دهند.

مکعب نکر باعث پدید آمدن بحث‌هایی شد. گاهی چالش واقعی مشخص کردن سمت پشتی و جلویی مکعب نیست بلکه چالش واقعی تلاش برای دیدن مکعب از منظر دیگری است(قسمتی که مطمئن هستید پشت مکعب است در واقع قسمت جلویی آن باشد).

7- سر خرگوش اردک

این تصویر برای اولین بار در یک مجله‌ی طنز آلمانی چاپ شد. سر خرگوش-اردک یکی از اولین مثال‌های خطای ابهام است که برای اولین بار در قرن ۱۹ در آلمان چاپ شد. در آن زمان تصاویر این چنینی بسیار رایج بودند. در این مثال نوک اردک می‌تواند گوش‌های خرگوش تلقی شود. چشم‌ها نیز به شیوه‌های کشیده شده است که در سمت چپ صورت اردک و سمت راست صورت خرگوش قرار گرفته است.

این تصویر در توسط لودویگ ویتگنشتاین، فیلسوف قرن بیستم استفاده شده است. او بر روی ایده‌های ادراک تحقیق می‌کرد و مقالاتی در زمینه‌ی شیوه‌ی ادراک انسان از محیط اطراف منتشر کرده است.

8- خطای ترنس

جوزف ترنس بخاطر ایده‌های که اساس صفحه نمایش‌های متحرک امروزه است، در سراسر دنیا معروف شده است. خطای ترنس با استفاده از فریم‌های مختلف از یک عکس یکسان احساس متحرک بودن را منتقل می‌کند. ایده‌ی آن برای اولین بار توسط روانشناسی به نام جوزف ترنس مطرح شد. ایده‌ی او به نظر بسیار ساده می‌آمد: اگر به یک فرد عکسی یکسان را در مکان‌های متفاوتی نشان بدهید گمان می‌کند که تصویر حرکت کرده است.

این ایده اساس انیمیشن و صفحه‌های نمایشی متحرک است که امروزه بسیار رایج هستند. از آنجایی که افراد با این حرکت مصنوعی آشنایی دارند ممکن است به عنوان خطا تلقی نشود. در واقع خطای ترنس بیش از هر خطای دیگری که ذکر کرده‌ایم مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است.

9-هنر دیدگانی

هنر دیدگانی از الگوهای رنگی استادانه‌ای استفاده می‌کند تا تصاویر ثابت، متحرک به نظر برسند. گرچه تصاویر هنر دیگانی ثابتند اما متحرک به نظر می‌رسند. بیشتر نظریاتی که در مورد خطای حرکتی در خطای دیدگانی وجود دارد ناشی از ناتوانی مغز برای پردازش همزمان رنگ‌ها و اشکال مختلف است. به طور خلاصه در این تصاویر اشکال و رنگ‌های بسیار زیادی وجود داد که باعث درک حرکاتی می‌شود که در واقع وجود ندارند.

این تصاویر بیشتر به هنر روانگردان نسبت داده می‌شوند اما در آموزشگاه‌ها نیز از تکنیک‌های هنر دیدگانی که ریشه در امپرسیونیسم، دادائیسم، کوبیسم و دیگر اشکال کلاسیک هنر دارند، استفاده می‌شود. بسیار از هنرمندان این سبک را به عنوان روشی برای به چالش کشیدن درک بیننده یا برای درگیر کردن آنان در آثار هنری، می‌بینند.

بهبود حافظه با استفاده از تحریک غیر تهاجمی مغز

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که تحریک غیرتهاجمی مغز می‌تواند حافظه‌ی دقیق را بهبود بخشد. محققان دانشگاه نورث وسترن در حال استفاده از روش جدیدی برای تحریک غیرتهاجمی مغز هستند تا نوع خاصی از حافظه را بهبود بخشند.

این پژوهش مغز را تحریک می‌کند تا حافظه‌ی دقیق فرد، که مربوط به یادآوری جزئیات خاصی از قبیل اشکال، رنگ‌ها و مکان هر چیزی است، را هدف قرار دهد. معمولا در افراد مبتلا به اختلالات حافظه، حافظه‌ی دقیق از بین می‌رود. محققان برای تحریک بخشی از مغز که مسئول حافظه‌ی فضایی است، از الکترومغناطیس استفاده کردند؛ و بهبود در حافظه‌ی دقیق را مشاهده کردند که این بهبودها ۲۴ ساعت به طول انجامید. برای شناسایی شبکه‌های مغز مربوط به حافظه در شرکت‌کنندگان این مطالعه، از MRI استفاده شد.

جوئل واس، استادیار علوم اجتماعی پزشکی در دانشکده‌ی پزشکی فینبرگ دانشگاه نورث وسترن و نویسنده‌ی ارشد این پژوهش، در اطلاعیه‌ای رسمی گفت: «نشان می‌دهیم که امکان هدف قرار دادن و بهبود آن بخش از مغز که مسئول این نوع حافظه است، وجود دارد. افراد دچار صدمات مغزی و همچنین افراد مبتلا به زوال عقل، در حافظه‌ی فعال خود مشکلاتی دارند؛ و یافته‌های ما می‌تواند در توسعه‌ی درمان‌های جدید برای این بیماری‌ها مفید و سودمند باشد».

این مطالعه کمک می‌کند تا چگونگی بهبود حافظه از طریق اقدامات غیرتهاجمی را بهتر درک کنیم. گفتنی است که در تحقیقات قبلی، این نوع تحریک فقط اثرات محدود و کوتاه‌مدتی داشت. واس گفت: «حافظه‌ی افراد را تا یک روز کامل بعد از تحریک مغزشان، ما به شیوه‌ای خاص و مهم بهبود دادیم». جزئیات بیشتر این مطالعه در مجله Current Biology منتشر شده بود.

ساخت دستگاهی که افکار شما را می خواند!

دستگاه رابط مغز-کامپیوتر جدید به ۴ نفر مبتلا به سندروم قفل شدگی توانایی ارتباط برقرار کردن بخشید، این بیماران توانستند به ۷ مورد از ۱۰ سوال که با بله و خیر بود، پاسخ درست بدهند. این دستگاه قابلیت بهبود کیفیت زندگی افرادی که بخاطر بیماری های مختلف عصبی، اعم از ALS، سکته یا آسیب ستون فقرات از فلج رنج می برند را دارد.

اساسا یک رابط مغز-کامپیوتر(BCI) با نهایت توان کارکرد به ما این امکان را می دهد که بتوانیم دستگاه ها را با ذهنمان حرکت دهیم. با وجود اینکه هنوز کاملا به این مرحله نرسیده ایم، تحقیقات بسیاری در حال انجام بر روی رابط های مغز کامپیوتر، میباشند که بعضی از آنها روی استفاده از چنین سیستم هایی برای بهبود زندگی افرادی که از یکی از انواع سندروم قفل شدگی(شرایطی جسمانی که در آن بیمار کاملا هشیار است اما قادر به حرکت یا برقراری ارتباط نیست) رنج می برند متمرکز است. اخیرا یک تیم تحقیقی موفق شدند در این راه قدمی رو به جلو بردارند، آنها دستگاه رابط مغز-کامپیوتری ساختند که می تواند افکار کسانی که قادر به برقراری ارتباط نیستند، را رمزگشایی کند.

“نیلز بیرباومر” عصب شناس مرکز زیست و مهندسی عصبِ وایس در ژنو سوئیس و تیم تحقیقاتی اش دستگاه خود را روی چهار نفر که از اسکلروز جانبی آمیوتروفیک(ALS) یا نورون حرکتی، رنج می بردند آزمایش کردند. از تمامی بیماران سوالاتی شخصی که می شد به آنها صرفا با بله یا خیر پاسخ داد پرسیده شد. برای مثال “آیا اسم شوهرتان یواخیم است؟” و “آیا خوشحالید؟” از سوالاتی که جوابشان به طور قطع صحیح بود، بیماران به ۷ مورد از ۱۰ سوال درست جواب دادند.

این آزمایش گمانه زنی های پیشین را رد کرد. آنها تصور می کردند که برای اینکه یک دستگاه رابط مغز-کامپیوتر کار کند لازم است از افراد مبتلا به سندروم قفل شدگی کامل که قادر به تفکر هدف محور نیستند استفاده شود. بیرباومر در بیانیه ای خبری گفت:« نتایج قابل توجهی که بدست آمد حتی تئوری خودم را که می گفت افراد مبتلا به سندروم قفل شدگی کامل، قادر به برقراری ارتباط نیستند را واژگون کرد. متوجه شدیم هر ۴ نفری که مورد آزمایش قرار دادیم تنها با استفاده از افکارشان قادر به پاسخگویی به سوالات شخصی که از آنها پرسیدیم بودند، اگر بتوانیم این آزمایش را روی بیماران بیشتری تکرار کنیم معتقدم می توانیم توانایی برقراری ارتباط موثر در افراد مبتلا به اختلالات نورون حرکتی که در مرحله ی قفل شدگی کامل، قرار دارند را ترمیم کنیم.»

افکارتان؟ 

رابط مغز-کامپیوتر ساخته شده این تیم از طیف بینی فروسرخ نزدیک(NIRS) و الکترومغزنگاری(EEG) استفاده کرد، این دو با هم کار می کنند تا اکسیژن خون و فعالیت مغز را اندازه بگیرند. با وجودی که هنوز از این لحاظ که مشخص نیست دستگاه رابط مغز-کامپیوتر، قادر به خواندن کدام افکار است محدودیت وجود دارد، اما در حال حاضر تنها روشی ای است که موفق به ترمیم قابلیت های ارتباطی افرادی با سندروم قفل شدگی کامل، میباشد.

این دستگاه معمولا به دو صورت است: یکی تا اندازه ای تهاجمی(دستگاه ها درون جمجمۀ فرد کار گذاشته می شوند) و نوع دیگری که تیم بیرباومر از آن استفاده کردند یعنی غیر تهاجمی(پوشیدنی است و سیگنال ها را به مغز ارسال می کند). رابط های مغز-کامپیوتری که یاد گرفتند چگونه سیگنال های مغزی را خوانده و آنها را به صورت اعمال ِ حقیقی ترجمه کنند حالا چه از طریق حرکت دادن عضوی پروتزی یا ترجمه ی یک فکر به چیزی قابل ارتباط، در واقع می توان گفت به نحوی با این کار ذهن را حک می کنند.

طبیعتا چنین دستگاهی پتانسیل بهبود بخشیدن کیفیت زندگی کسانی که از ناراحتی های عصبی گوناگون رنج می برند را داراست. بر طبق گفته های مدیر مرکز وایس جان دوناهیو:« مرکز وایس قصد دارد با استفاده از نتایج این پژوهش تکنولوژی بالینی مفیدی ایجاد کند که در دسترس کسانی که در اثر بیماری ALS، سکته یا آسیب نخاعی فلج شده اند، قرار گیرد. تکنولوژی استفاده شده در این تحقیق کاربردهای گسترده تری هم دارد که معتقدیم می تواند هرچه بیشتر توسعه یابد تا افراد مبتلا به محدوده ی وسیعی از اختلالات عصبی را مورد مشاهده و درمان قرار دهد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجلۀ زیست شناسی PLOS منتشر شده است.

نانو حسگر طلا

پژوهشگران هنگ کنگی موفق شدند با استفاده از نانوذرات طلا و پروتئین، نانوزیست‌حسگری بسازند که با استفاده از آن می‌توان ویروس آنفولانزا و ایبولا را به راحتی شناسایی کرد. آنها معتقداند که این حسگر تا 2-3 سال آینده قابل تجاری‌سازی است.

یک سامانه متشکل از دو نوع نانوذرات ساخته شده که می‌توان از آن برای شناسایی سریع و دقیق ویروس‌ها استفاده کرد؛ این روش حساسیت بالایی دارد.
تشخیص زودهنگام ویروس‌ها اهمیت زیادی در مسیر درمان دارد. در حال حاضر روش‌های مورد استفاده برای این کار که بتوان با دقت بالا شناسایی را انجام دهد نیازمند زمان و تخصص بالاست که در همه جا وجود ندارد.
برای حل این مشکل محققان دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ اقدام به ساخت زیست‌حسگری کردند که می‌تواند ایبولا و ویروس آنفولانزا را شناسایی کند.
در این حسگر از نانوذرات طلا به‌عنوان پیمایشگر استفاده شده‌است. زمانی که در معرض لیزر مادون قرمز قرار گیرند، این نانوذرات امکان نشر نور سبز را دارند. این نانوذرات برچسب ویژه‌ای از ویروس آنفولانزا یا ایبولا را با خود حمل می‌کنند. اگر یکی از این دو ویروس در محیط بود، دو نانوذره با هم برهم‌کنش داده و موجب نشر نور سبز می‌شوند. این فرآیند در زمان بسیار کوتاهی اتفاق می‌افتد به طوری که برای آزمایش ویروس آنفولانزا دو ساعت زمان نیاز است.
این سامانه بسیار ویژه است: دو نوع نانوذره در آن به کار رفته که یکی نانوذرات طلای دست نخورده بوده و دیگری نانوذرات برچسب‌دار است. این نانوذارات روی سطح آلومینای دارای نانوحفره قرار داده شده‌اند.
حساسیت این فناوری به‌گونه‌ای است که می‌توان مقادیر بسیار کم از ویروس در حد فمتومولار را به راحتی شناسایی کرد.
این گروه تحقیقاتی در حال برنامه‌ریزی برای آزمایش این دستگاه روی انواع مختلف آنفولانزا هستند تا اقدام به ساخت پلتفورمی کنند که می‌تواند چندین ویروس را شناسایی کند. این پروژه هنوز در مرحله تحقیق و توسعه بوده اما محققان تصور می‌کنند که تا دو یا سه سال آینده بتوان آن را به‌صورت تجاری عرضه کرد.

نانو ذرات مغناطیسی

محققان دانشگاه علوم پزشکی شیراز در طرحی پژوهشی، نانوحامل‌ داروی ضدسرطانی را سنتز نموده‌اند که منجر به کاهش دوز مصرفی دارو و در نتیجه کاهش عوارض جانبی آن خواهد شد. این نانوحامل‌ها از جنس نانوذرات مغناطیسی زیست سازگاری هستند که دارو را با هدایت یک میدان مغناطیسی خارجی به بافت هدف منتقل خواهند کرد.

با توجه به اهمیت هدف درمانی به خصوص در بیماری‌هایی مانند سرطان، کاربرد نانوذرات به عنوان حامل دارو از جایگاه ویژه‌ای برخوردار شده است. در هدف درمانی مغناطیسی، داروهایی با درجه سمیت بالا به حامل زیست سازگار نانو ذرات متصل می‌شوند و سپس وارد جریان خون شده و توسط میدان مغناطیسی خارجی در بافت هدف تجمع پیدا می‌کنند. پس از جمع شدن دارو در بافت هدف، با فعالیت آنزیمی و یا تغییر شرایط محیطی دارو در بافت آزاد می‌شود. هدف از این عمل، کاهش مقدار توزیع سیستمیک دارو و پایین آوردن دوز مورد نیاز به منظور کاهش عوارض جانبی است.

دکتر فاطمه فرجادیان در معرفی رویکرد اصلی کار پژوهشی انجام شده عنوان کرد: «داروی متوتروکسات از دسته‌ی داروهای ضد سرطان، ضد متابولیسم و سرکوب کننده‌ی ایمنی است. در این طرح، هدف درمانی متوتروکسات با استفاده از نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده با گروه‌های هیدروکسیله متصل شده به دارو و آزادسازی دارو وابسته به pH محیط بررسی گردیده است. میزان اثر بخشی حامل معرفی شده در مرگ و میر سلول سرطانی در رده‌ی سلول‌های سرطان پستان از دیگر موارد ارزیابی شده در این طرح است.»
فرجادیان در ادامه در خصوص نتایج استفاده از نانوحامل طراحی شده عنوان کرد: «همواره در کاربرد داروهای ضد سرطان، عوارض جانبی به عنوان بزرگترین مشکل توجه محققین را به خود جلب کرده است. در مطالعات آزمایشگاهی با توجه به کاربرد نانوذرات مغناطیسی به عنوان حامل دارو و آزادسازی داروی متوتروکسات تنها با تغییر pH، این مشکل تا حد زیادی رفع شد. در واقع با توجه به پایین تر بودنpH بافت سرطانی نسبت به بافت سالم، آزاد سازی عموماً در بافت سرطانی انجام می‌گردد که منجر به مرگ سلول سرطانی خواهد شد و بافت‌های سالم نیز آسیب کمتری خواهند دید. از طرفی طبق نتایج مطالعات سلولی، نانوذرات اصلاح سطح شده کاملاً زیست سازگار هستند و زمانی که دارو به آن‌ها متصل می‌شود، خاصیت ضد سرطانی بیشتری را نسبت به داروی آزاد از خود نشان می‌دهند.»
شایان ذکر است که در این طرح، نانوذرات زیست سازگار آبدوست یا همان نانوحامل‌های دارویی با هزینه‌ی بسیار پایین تولید شده است.
این طرح پژوهشی از همکاری دکتر فاطمه فرجادیان، پرفسور سلیمان محمدی سامانی-اعضای هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی شیراز (مرکز تحقیقات علوم دارویی-دانشکده داروسازی)- و سحر قاسمی-کارشناس ارشد نانوشیمی از دانشگاه کاشان- حاصل شده است. نتایج این کار در مجله‌ی International Journal of Pharmaceutics با ضریب تأثیر 3/994 (جلد 504، سال 2016صفحات 110 تا 116) منتشر شده است.

فناوری نانو و پزشکی

همانگونه که می‌دانید روش معمولی درمان دارویی ، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن می‌کنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت می‌کند. این امر ، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز می‌گردد. محققان با استفاده از فناوری نانو ، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته ، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رسانند.

این پدیده را دارو رسانی (drug delivery) گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن ، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می‌برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری ، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری ، تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده می‌شود، بسیار متفاوت خواهد شد.



تصویری از نانو کپسول هسته-پوسته