ضربان ساز مدرن یکی از تعجب های علم پزشکی است. این وسیله کاشتنی که پیمانه ی آن بیشتر از یک قوطی کبریت نیست، پالس های الکتریکی را به قلب انسان ارسال می کند تا نبض دل او منظم بماند. تو سرتاسر جهان، هرساله ۱/۲۵ میلیون ناخوش حاضر بوسیله خیز ساز می شوند. این وسیله کیفیت زندگی بیمارانی را که ضربان قلب آن ها غیرطبیعی است، بهبود می بخشد و مقصود به زندگی برخی افراد را به سطح عادی بازمی گرداند.
درحالی که دستگاه های فیزیکی بوسیله تدریج طی چند دهه ی گذشته و پس از زمانی که نخستن نبض سازِ کاملا قابل کاشت تو سال ۱۹۵۸ بوسیله کار اندوهناک شد، بهبود پیدا کرده است، ایده ی اصلی نبض ساز تغییری نکرده است. الکترودهای کاشته شده، نبض قلبشما را تحت بازرسی صبر می دهند و اگر غیرطبیعی شود، دستگاه می تواند پالس های الکتریکی را ارسال یواش تا ماهیچه های قلب منقبض شده و بیرونی همچنان بتواند خون را به سرتاسر بدن پمپاژ کنند. چه طی رویا و چه در مسئله فعالیت بدنی، ضربان ساز باید قلب را در وضعیتی نگه دارد که با همان ریتم تامین بزند.
برخی افرادی معتقدند ضربان ساز می تواند کارهای بیشتری انجام دهد. مایه های کاشتنی، بوسیله جای اینکه فقط هنگام نیاز بوسیله بافتن بیرونی تلنگر وارد کرده و آن را به حرکت وادارند، می توانند وضعیت ناخوش را تحت نظارت استراحت داده، مقصد های بلای ناگهانی را تشخیص دهند، بوسیله مدیریت مصیبت های مزمن دستیار کنند و حتی انواع جدیدی از علاج را فراهم کنند که بوسیله سادگی بتوانیم آن ها را مانند اپلیکشینی روی تلفن همراه خود دانلود کنیم.
دودمان جدید دستگاه های شبه ضربان ساز با تحریک مستقیم شبکه ای از اعصاب که در سرتاسر بدن پراکنده شده است، می توانند برای مهار دیابت، آرتریت و بلای ناگهانی پارکینسونو همچنین بهبود کنترل مثانه و مدیریت بهتر درد تک استفاده فراغت گیرند.
پژوهشگران امیدوارند با تلفیق درایت بدلی در جست سازها، این دستگاه ها عملکردهای دیگری به جز حفظ ضربان قلب به مشت آورند
الیور آرمیتاژ، حزن بنیان گذار و مدیر بزرگ استارتاپ زیست پزشکی بایوس (Bios) که تو جدیت بخاطر خلق نسل جدیدی از ایمپلنت های پزشکی است، توضیح می دهد:نبض سازها امر بزرگی را درمورد آریتمی دل ادا می دهند اما با فشار خون ارتفاع خواه بسیاری از مشکلات مزمن دیگر کاری ندارند.چگونه می توانیم ضربان سازهای پیشرفته تری داشته باشیم؟
بدن آدم دارای ضربان ساز طبیعی خویشتن است؛ شبکه ای از سیم های بیولوژیکی که ما آن ها را رگ می نامیم. این اعصاب سیگنال های الکتریکی را همراه با پیام های شیمیایی به کامل ارگان ها و بافت های اصلی بدن ارسال می کنند.
درون کشش ۲۰ سال گذشته، پژوهشگران فعال در زمینه ی بیوالکترونیک درون تلاش بوده اند تا مستقیما با این سیگنال ها امر کنند. دستگاه های بیوالکترونیک، تکاملی از صنعت خیز ساز هستند. کمال مطلوب آن ها قرین سازی سیگنال های عصبی و برقراری تعامل با بدن و درنهایت کنترل فعالیت مدارهای عصبی درگیر در بیماری ها است.
محرک های سرسری مغز، نمونه ی شناخته شده ای از این وسیله ها هستند که برای معاون به کنترل تزلزل ها، سفتی و مشکلات حرکتی مرتبط با بیماری پارکینسون، ازطریق ارسال سیگنال الکتریکی بوسیله مغز تک کاربرد قرار گرفته اند. وسیله های محرک ورید برای درمان شرایطی مشابه صرع در موقعیت هایی که دوا نتیجه ای نداشته، نیز مورد کاربرد قرار گرفته است. اما ایمپلنت های بیوالکترونیک امروزی ابزارهای سهل ای هستند که برخی از تغییرات مهم موجود درون بدن را درنظر نمی گیرند. سبب آن است که دانشمندان درون شالوده ی درک الگوهای باریک بین سیگنال های تندخو که با نشانی «نشانگرهای زیستی خشمناک» شناخته می شوند و کنار سلامتی نفوذ می گذارند، با دشواری رو به رو هستند.
اگر درمورد این مفروضات بوسیله عنوان یک زبان فکر کنید، می توان گفت نشانگرهای زیستی کلمات موجود درون این زبان هستند. نشانگرهای زیستی عصبی نوعی از نشانگرهای زیستی هستند. هرچه ما بیشتر داخل مورد آن ها بدانیم، بهتر می توانیم تعبیر سیستم خشمناک انسان را و آن چه را که درمورد بدن ما می گوید، حساسیت کنیم. همچنین وقتی بتوانیم سیگنال های عصبی را دریافتن کنیم، می توانیم با استفاده از دستگاه های کاشتنی برای تحویل خودکار تداوی بوسیله بیماران ازطریق تحریک اعصاب خاص، به نعوظ کار کننده با بدن خود ارتباط امین کنیم.
وقتی بتوانیم سیگنال های خشمناک را درک کنیم، می توانیم با استفاده از دستگاه های قابل کاشت بخاطر تحویل خودکار درمان ها، با بدن خود ارتباط قائم کنیم.
درک جذابیت یک دستگاه کاشتنی سهل است. این دستگاه، هنگامی که درست فرمان می کند، باید اتوماتیک وار و عاری اینکه حتی بیمار متوجه شود، شرایط ناسالم را عرشه نظر قرار داده و تداوی را به او تحویل دهد.
بیمارانی که فراموش می کنند داروی خود را تو زمان کم ارزش استعمال کنند، تنگ کردن عمده ای بر بخش خدمات سلامتی در سرتاسر جهان تحمیل می کنند
آرمیتاژ می گوید:یک نبض ساز، آریتمی قلب بیمار را مستحکم همان طور که یک داروی بتابلوکر علاج می کند، مادون علاج فراغت می دهد. البته ضربان ساز غلبه جزء تر از دارو است زیرا مریض نیازی ندارد که دیگر درمورد شرایط خود فکر کند. این فناوری می تواند بوسیله پارسایی از مشکلاتی مانند لیس انقیاد از داروهای تجویزشده معاون کند. استیناف ها مدال می دهند که فقط در سرزمین آمریکا، ۱۲۵ هزاره مرگ و حداقل ۱۰ درصد از بستری ها ناشی از این موضوع است که بیمار ارزش تجویز شده ی داروی خود را مصرف نمی نرم.
با رمزگشایی از پیامی که از عصب ها می گذرد و واکنش دربرابر آن اطلاعات، وسیله های کاشتنی نسل بعد باید بتوانند شرایط ناسالم را پایین تر نظارت استراحت داده و در رخساره نیاز، درمانی فراهم کنند. برای مثال، اگر شما ورزش شدیدی انجام می دهید، دستگاه این تغییرات را از روال سیگنال های تندخو اخذ می کند و ضربان قلب شما را تا حدی که با سطح فعالیت جسمانی شما تطبیق داشته باشد، افزایش می دهد. همچنین، اگر نبض قلب باید با افزودن سن به تدریج آهسته شود، مایه این تغییر فیزیولوژیکی را درنظر خواهد گرفت. علاوه بر این، درصورتی که بیماری قلبی درحال پیشروی باشد خواه چنین بلای ناگهانی درون بدن بیمار صریح شود، دستگاه به پزشک معالج هشدار می دهد و به او این امکان را می دهد که یک پیش آگهی پزشکی پویا از شرایط مریض داشته باشد.
البته این کار چیزی خارق العاده ای نیست و بوسیله یک وسیله کاشتنی نیاز دارد که پیام های تندخو را رمزگشایی کرده و تو زمان واقعی، با ارسال پیام دیگری بوسیله عدد واکنش مدال داده و علت واکنش ارگان هدف شود.
ما بوسیله داده های عصبی بیشتر و تکنیک های تفسیری بهتری نیاز داریم تا بتوانیم به کلمات صحیح مورد نیاز برای درک واژه بدن خود گوش کنیم
یکی از مشکلاتی که وجود دارد این است که داده های عصبی بسیار نویزی و مرموز هستند. بیرونی انسان از سایر اجزای بدن جدا حلق و عملکرد آن دامن تاثیر عوامل دیگر و پیام هایی که از دیگر نشریه ها می آیند، صبر می گیرد؛ مثلا اینکه با چه سرعتی تنفس می کنید، به تازگی چه غذایی خورده اید و موارد دیگر. برای رمزگشایی دقیق این اطلاعات، ما به داده های عصبی بیشتر و تکنیک های تفسیر بهتر حاجت داریم تا بتوانیم بوسیله کلمات بی عیب مورد حاجت برای درک زبان بدن آدم گوش کنیم.
استارتاپ بایوس برای پیوستن به شعار مذکور به یادگیری سامان روی آورده است. این تیم درحال ثبت داده های خام تندخو حاصل از رابط های تندخو بوده است و آن ها را درکنار سیگنال های فیزیولوژیکی ثبت شده ی مرتبط با خیز قلب، فشار خون، سطوح گلوکز، دمای بدن و سطوح فعالیت بدنی صبر داده است. آن ها داده های عصبی و فیزیولوژیکی چندین ماه را با هم تطابق داده اند، تا براساس مفروضات حاصل از آن، الگوریتم ادراک مصنوعی بتواند الگوهایی را که نشان دهنده ی نشانگرهای زیستی تندخو ماندگار هستند و نیز ارتباط آن ها را با تغییرات داخل عملکرد ارگان را خبر کند.
کاربرد از تدریس ماشین باعث می شود که ایمپلنت های خشمناک بوسیله نعوظ موثرتری دربرابر علائم و سبک زندگی بیمار پاسخ دهند
آرمیتاژ توضیح می دهد:چیزی که ما به ارمغان می آوریم، افزودن یک الگوریتم پیشرفته یعنی استعداد یادگیری ماشین، به وسیله های کاشتنی است.
همان طور که این الگوریتم مفروضات بیشتری کسب کرده و از داده های یک فرد آموزش بیشتری می بیند، می تواند پاسخ خودکار خویشتن را بوسیله هرکدام از نیازهای بیمار شخصی سازی بطی ء. این رابط های تندخو دوطرفه می توانند همچنین تصویری بالینی از ناسالم خلال زمان ایجاد کرده و نحوه ی صعود بیماری را ترسیم کنند و بوسیله پزشکان کمک کنند تا طرح های مراقبتی شخصی را برای هر فرد ایجاد کنند. آرمیتاژ می افزاید:ما اساسا درحال معاینه این موضوع هستیم که چگونه به جای اینکه عزب به داروها تکیه کنید، می توانید با الگوریتم ها و ازطریق سیستم عصبی، درمان های فایده گرا را به بیماران دچار مشکلات پزشکی مزمن تحویل دهید.
کاشتنی های بایوس هنگام چند سال آینده داخل آزمایش های بالینی انسانی و فاتحه در کسانی که در بخش قوقانی بدن دستخوش وزن قد هستند، تحت آزمایش راحتی خواهند گرفت. جهت برگزینی این قسمت قسمت کردن از افراد برای آزمایش آن است که برآورد سیگنال های خشمناک مورد حاجت برای لول اعطا کردن ران نسبت به سیگنال های عصبی مورد نیاز برای حفظ وضعیت سالم قلب، ریه یا پانکراس، آسان خیس بوده و پیچیدگی کمتری دارد.
آرمیتاژ پیش بینی می یواش که طی سه تا پنج سال آینده شاهد معرفی دستگاه های واکنش گرای شخصی شده هستیم که می توانند طیفی از مشکلات شامل فشار خون بالا، دیابت، کنترل مثانه و درد مزمن را درمان کنند. سرانجام، بایوس امیدوار است که فناوری او پلتفرمی را مهیا کند که پزشکان را قادر سازد براساس آن درمان های جدیدی را ترقی دهند. برای مثال، پزشک می تواند درمانی عصبی برای یک شرایط ویژه بسازد؛ مثلا چیزی به شکل یک اپلیکشین تلفن همراه که بتواند روی پلتفرم بایوس اجرا شود و یک بغرنج پزشکی مزمن را بوسیله یک الگوریتم تبدیل کند. آرمیتاژ می گوید:فناوری که ما درحال ترقی ی آن هستیم، پلتفرم دریافت و ارسال اطلاعات بوسیله جهیز خشمناک است، به طوری که مصیبت که ما آن را تداوی می کنیم، یک الگوریتم است.
پزشکان می توانند به جای فتوا دارو، الگوریتم هایی را بسازند که بیمار بتواند همچون یک اپلیکشین تلفن همراه هوشمند آن را دانلود کنند
اگرچه هرکدام از چنین درمان های خاصی نیاز به آزمایش های مناسب و فرایندهای تنظیمی خواهد داشت، می تواند به میزان زیادی زمان چسبیدگی به راسته را کاهش دهد زیرا پلتفرم هوش مصنوعی و دستگاه کاشتنی درحال مجهز در دسترس است.رمزگشایی قلب
کلید این رویکرد آن است که ابتدا بیماری به الگوریتم هایی تجزیه شود. دانشمندان درحال استفاده از یادگیری سامان برای حساسیت این موضوع هستند که چگونه طیف وسیعی از سیگنال های زیستی (قرین هورمون ها یا مواد بیوشیمیایی خاص در خون) می توانند علامت دهنده ی وضعیت ویژه بیرونی یا دیگر ارگان های بدن باشند. به عنوان مثال، احتمال اینکه بیماران دیابتی به پندار بلای ناگهانی قلبی از دنیا بروند، دوبرابر افراد غیردیابتی است. اما درحالی که می دانیم دیابت به قلب و اقتدار آن برای ایجاد انرژی در سطح سلول آسیب می زند، هنوز نمی دانیم که دقیقا چرا چنین اتفاقی می افتد.
اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه ویرجینیای غربی برای یافتن نشانگرهای زیستی مرتبط با دیابت از الگوریتم های یادگیری ماشین کاربرد کردند و مولکول ها و سیگنال های متابولیکی موجود داخل مقیاس های لیف گرفته شده از بیماران دیابتی و غیردیابتی را مورد بررسی راحتی دادند. کوئینسی هاتاوی، دانشجوی پزشکی دانشگاه ویرجینیای غربی که این پژوهشبخشی از رساله ی دکترای او بوده است، می گوید:ما در ابتدا ملتفت شدیم که تمایز مشخصی بین افراد دیابتی و دسته کنترل بود ندارد. اما با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین حساسیتی مهیا شد و با برملا شدن جزئیات بیشتر، یک آماج ی منحصربه فرد پیدا شد.
مطالعه ی هاتاوی می تواند به تشخیص و درمان بهتر بیماران دیابتی دچار مالیات قلبی عروقی منجر شود. پزشک می تواند نمونه ی لیف را معاینه کرده و از روی نشانگرهای مشخص، بیماری قلبی اختصاص را نمره دهد. چنانچه بتوانیم درون آینده نشانگرهای زیستی را با دقت کافی وقوف کنیم، یک آزمایش خون سهل می تواند علامت دهد که آیا بیمار مشغول به دیابت است و درمعرض توسعه ی یک دشوار قلبی قرار دارد یا خیر.
قدم بعدی، آموزش الگوریتم های تحصیل ماشین با استفاده از داده های بیشتر است ولی این امر بدون چالش نیست، همان طور که هاتاوی می گوید:بخاطر یافتن یک نشانگر متمایز باید ژنوم هزاران بیمار درون تمام سطوح تعیین ترادف شود.
اجرا جراحی مورد احتیاج برای کاشت الکترودهای مورد استفاده برای تحریک سرسری عدد زیاد تهاجمی است و می تواند سبب ابراز عوارض دیگری شود
جان هولندر، مباشر هاتاوی و استاد فیزیولوژی ورزش تو دانشگاه ویرجینیای غربی افزودن می بطی ء حتی زمانی که یک نشانگر شناخته می شود، باید با همگی ی جزئیات و با مداقه اضافی مورد مطالعه قرار گیرد. او می گوید:درواقع، دستیابی به داده ها حصه دشوار کار نیست؛ این درک مفهوم داده ها درون زمینه ای وسیع تیز است که دشوار است.
افراد بسیاری حیات دارند که پتانسیل این رویکرد را می بینند. برای مثال تو کشور آمریکا، برنامه یSPARC موسسه ی ملی سلامت درحال معاینه ترقی ی دستگاه های درمانی است که فعالیت الکتریکی اعصاب رادرجهت گشایش عملکرد ارگان های مختلف بدن تنظیم درنگ. پژوهشگران پیش دماغ می کنند که نسل اینده مایه های برابری پذیر تهییج عمقی مغز که وضعیت ویژه را مورد هدف استراحت می دهند، می توانند طی دو سال آینده در دسترس استراحت گیرند. یکی از امیدوارکننده ترین این مایه ها، دستگاهی است که برای درمان مشکلات تندخو نظیر بیماری پارکینسون درحال ترقی است.
هلن برونته استوارت، مدیر مرکز اختلالات حرکتی استنفورد و گروهش درحال کار روی یک سیستم یکسانی پذیر تهییج سرسری مغز هستند که برای تشخیص علائمی مشابه انجماد روش رفتن و رعشه از حسگری کاربرد می کنند که روی مچ دست بسته می شود. این مچ بند ازطریق فناوری بلوتوث به ایمپلنتی در مغز متصل است و براساس نشانه های بیمار و در زمان واقعی، سیگنال های الکتریکی ریزی را در مغز او تولید می کند. برونته استوارت می گوید:ما نسبت به گذشته، معرفت اضافی درمورد سیگنال های عصبی مرتبط کسب کرده ایم.
برای بازرسی دقیق و درمان بیماری ها به این روش، نورون ها باید با دقتی بیش بسیار تند مزاج شوند. فناوری کنونی الکترودهای تحریک کننده ی مغز این کار را دشوار می کند مربوط به برای تهییج و ثبت سیگنال ها از الکترودهای متفاوتی مصرف می شود. البته گروهی از پژوهشگران دانشگاه ملبورن درحال استعمال از فیبرهای کربنی دارای روکش سرتیز هستند با این امید که آرایه ای از الکترودها را بسازند که بتواند هر دو مقرری را برای نورون های انفرادی ارتکاب دهد. ملانی استامپ که عضوی از این دسته پژوهشی دانشگاه ملبورن است، می گوید:با الکترودهای ما، فرصتی بخاطر پرداختن بوسیله مصیبت های درمانده کننده ای مانند پارکینسون، انحطاط عقل، درد مزمن و شاید حتی افسردگی فراهم می شود.
البته فیبرهای کربنی باید زیست متجانس نیز باشند؛ یعنی سربزرگی رد شدن همراهی به وسیله ی بدن بیمار را کاهش دهند. استامپ هشدار می دهد که آن ها باید ابتدا آزمایش های بالینی را ادا دهد. این آزمایش، آزمایش مهمی بخاطر بررسی عملکرد و ایمنی الکترودهای جدید خواهد بود. این موضوع نکته ی مهمی را درمورد کامل وسیله های کاشتنی ممتاز می کند. ماهیت تهاجمی همراهی دستگاه های الکتریکی به اعصاب بوسیله این معنا است که آن ها باید به مداقه مورد تخمین راحتی گیرند تا اطمینان نتیجه شود که جهت آغاز هیچگاه خاصیت مضر و ناخواسته ای درون بدن مریض نمی شوند.
صعود درون فناوری الکترودها به ایمپلنت ها اذن خواهد داد تا نورون ها را به عارض تکی مورد هدف قرار دهند و علاج های دقیق لطافت را تحویل دهند
ممکن است راه هایی بخاطر اجتناب از انجام جراحی وجود داشته باشد. فلور زلدنروست، متخصص فیزیولوژی اعصاب از دانشگاه ردبود هلند که به مطالعه ی بستگی بین ساختار مغز و عملکرد آن مشغول است، تشریح می دهد:بخاطر مثال، تکنیک های تحریک مغز با استفاده از سونوگرافی متمرکزدرحال ترقی است که نیازی ندارد که الکترودها داخل مغز کاشته شوند. این پیشرفت می تواند دستیار اهمیت برای بیماران باشد مربوط به کاشت الکترودها همیشه با خطراتی همراه است. اما این کار همچنین بوسیله این معنا است که دستکاری مغز آسان پر حرارت می شود؛ با همه ی پیامدهای اخلاقی همراه آن.
زلدنروست می افزاید ممکن است ویژگی هایی در بن ی تعداد مصیبت هایی که می توانند درمان شوند، بود داشته باشد. مغز از جزء های مجزایی که درکنار غصه استراحت خمود باشند، تشکیل نشده است بلکه سیستمی بسیار پراکنده و به هم بی وقفه است. او می گوید:پردازشی که در عدد ما انجام می شود، بسیار غیرمتمرکز است. ولی یک الکترود تحریک بی مطالعه عدد کامل سلول های حوالی یک منطقه را به طور همزمان متاثر می سازد و تنها نورون های اطراف آن را فعال می بطی ء. این بدان معنا است که درمان طیف فراخ تری از علائم شاگرد از اختلالات پیچیده دشوار خواهد بود، زیرا فداکار از نورون ها باید تهییج شوند درحالی که فدایی از نورون ها که درون مناطق دیگر قرار دارند، نباید تهییج شوند و این فرمان در حال حاضر ممکن نیست.
درکنار موانع فنی و قانونی که حیات دارد، داخل گزارش اخیر اتحادیه سلطنتی بریتانیا نتیجه گیری شده است که دوده بعدی ایمپلنت های رابط های عصبی می تواند مزایای گشاد ای به همراه داشته باشد. در این گزارش آمده است:در پزشکی، فناوری های عصبی در دهه های آینده کبیر تر شده و گسترش برازنده توجهی پیدا می کنند و بوسیله نعوظ بالفعل اثربخشی آن ها تو فداکار از مملکت ها از داروها بیشتر خواهد شد.
شاید به زودی رجوع به پزشک با دانلود یک الگوریتم آخر یابد و دیگر نیازی نباشد برای علاج مشکل خویشتن مقدار اضافی قرص مصرف کنیم.بیشتر بخوانید:امیدی تازه برای کسانی که از کوری چهره رنج می برندقابلیت یادگیری سامان در اپلیکیشن پرونده صدای گوگلساخت کبدهای دارای عملکرد با فناوری طبع سه بعدیدستاورد مبصر محققان دانشگاه رایس در حوزه درس عمیقتحقیق و توسعه در حوزه فهمیدن بدلی با سرعت به پیش می جوی
درحالی که دستگاه های فیزیکی بوسیله تدریج طی چند دهه ی گذشته و پس از زمانی که نخستن نبض سازِ کاملا قابل کاشت تو سال ۱۹۵۸ بوسیله کار اندوهناک شد، بهبود پیدا کرده است، ایده ی اصلی نبض ساز تغییری نکرده است. الکترودهای کاشته شده، نبض قلبشما را تحت بازرسی صبر می دهند و اگر غیرطبیعی شود، دستگاه می تواند پالس های الکتریکی را ارسال یواش تا ماهیچه های قلب منقبض شده و بیرونی همچنان بتواند خون را به سرتاسر بدن پمپاژ کنند. چه طی رویا و چه در مسئله فعالیت بدنی، ضربان ساز باید قلب را در وضعیتی نگه دارد که با همان ریتم تامین بزند.
برخی افرادی معتقدند ضربان ساز می تواند کارهای بیشتری انجام دهد. مایه های کاشتنی، بوسیله جای اینکه فقط هنگام نیاز بوسیله بافتن بیرونی تلنگر وارد کرده و آن را به حرکت وادارند، می توانند وضعیت ناخوش را تحت نظارت استراحت داده، مقصد های بلای ناگهانی را تشخیص دهند، بوسیله مدیریت مصیبت های مزمن دستیار کنند و حتی انواع جدیدی از علاج را فراهم کنند که بوسیله سادگی بتوانیم آن ها را مانند اپلیکشینی روی تلفن همراه خود دانلود کنیم.
دودمان جدید دستگاه های شبه ضربان ساز با تحریک مستقیم شبکه ای از اعصاب که در سرتاسر بدن پراکنده شده است، می توانند برای مهار دیابت، آرتریت و بلای ناگهانی پارکینسونو همچنین بهبود کنترل مثانه و مدیریت بهتر درد تک استفاده فراغت گیرند.
پژوهشگران امیدوارند با تلفیق درایت بدلی در جست سازها، این دستگاه ها عملکردهای دیگری به جز حفظ ضربان قلب به مشت آورند
الیور آرمیتاژ، حزن بنیان گذار و مدیر بزرگ استارتاپ زیست پزشکی بایوس (Bios) که تو جدیت بخاطر خلق نسل جدیدی از ایمپلنت های پزشکی است، توضیح می دهد:نبض سازها امر بزرگی را درمورد آریتمی دل ادا می دهند اما با فشار خون ارتفاع خواه بسیاری از مشکلات مزمن دیگر کاری ندارند.چگونه می توانیم ضربان سازهای پیشرفته تری داشته باشیم؟
بدن آدم دارای ضربان ساز طبیعی خویشتن است؛ شبکه ای از سیم های بیولوژیکی که ما آن ها را رگ می نامیم. این اعصاب سیگنال های الکتریکی را همراه با پیام های شیمیایی به کامل ارگان ها و بافت های اصلی بدن ارسال می کنند.
درون کشش ۲۰ سال گذشته، پژوهشگران فعال در زمینه ی بیوالکترونیک درون تلاش بوده اند تا مستقیما با این سیگنال ها امر کنند. دستگاه های بیوالکترونیک، تکاملی از صنعت خیز ساز هستند. کمال مطلوب آن ها قرین سازی سیگنال های عصبی و برقراری تعامل با بدن و درنهایت کنترل فعالیت مدارهای عصبی درگیر در بیماری ها است.
محرک های سرسری مغز، نمونه ی شناخته شده ای از این وسیله ها هستند که برای معاون به کنترل تزلزل ها، سفتی و مشکلات حرکتی مرتبط با بیماری پارکینسون، ازطریق ارسال سیگنال الکتریکی بوسیله مغز تک کاربرد قرار گرفته اند. وسیله های محرک ورید برای درمان شرایطی مشابه صرع در موقعیت هایی که دوا نتیجه ای نداشته، نیز مورد کاربرد قرار گرفته است. اما ایمپلنت های بیوالکترونیک امروزی ابزارهای سهل ای هستند که برخی از تغییرات مهم موجود درون بدن را درنظر نمی گیرند. سبب آن است که دانشمندان درون شالوده ی درک الگوهای باریک بین سیگنال های تندخو که با نشانی «نشانگرهای زیستی خشمناک» شناخته می شوند و کنار سلامتی نفوذ می گذارند، با دشواری رو به رو هستند.
اگر درمورد این مفروضات بوسیله عنوان یک زبان فکر کنید، می توان گفت نشانگرهای زیستی کلمات موجود درون این زبان هستند. نشانگرهای زیستی عصبی نوعی از نشانگرهای زیستی هستند. هرچه ما بیشتر داخل مورد آن ها بدانیم، بهتر می توانیم تعبیر سیستم خشمناک انسان را و آن چه را که درمورد بدن ما می گوید، حساسیت کنیم. همچنین وقتی بتوانیم سیگنال های عصبی را دریافتن کنیم، می توانیم با استفاده از دستگاه های کاشتنی برای تحویل خودکار تداوی بوسیله بیماران ازطریق تحریک اعصاب خاص، به نعوظ کار کننده با بدن خود ارتباط امین کنیم.
وقتی بتوانیم سیگنال های خشمناک را درک کنیم، می توانیم با استفاده از دستگاه های قابل کاشت بخاطر تحویل خودکار درمان ها، با بدن خود ارتباط قائم کنیم.
درک جذابیت یک دستگاه کاشتنی سهل است. این دستگاه، هنگامی که درست فرمان می کند، باید اتوماتیک وار و عاری اینکه حتی بیمار متوجه شود، شرایط ناسالم را عرشه نظر قرار داده و تداوی را به او تحویل دهد.
بیمارانی که فراموش می کنند داروی خود را تو زمان کم ارزش استعمال کنند، تنگ کردن عمده ای بر بخش خدمات سلامتی در سرتاسر جهان تحمیل می کنند
آرمیتاژ می گوید:یک نبض ساز، آریتمی قلب بیمار را مستحکم همان طور که یک داروی بتابلوکر علاج می کند، مادون علاج فراغت می دهد. البته ضربان ساز غلبه جزء تر از دارو است زیرا مریض نیازی ندارد که دیگر درمورد شرایط خود فکر کند. این فناوری می تواند بوسیله پارسایی از مشکلاتی مانند لیس انقیاد از داروهای تجویزشده معاون کند. استیناف ها مدال می دهند که فقط در سرزمین آمریکا، ۱۲۵ هزاره مرگ و حداقل ۱۰ درصد از بستری ها ناشی از این موضوع است که بیمار ارزش تجویز شده ی داروی خود را مصرف نمی نرم.
با رمزگشایی از پیامی که از عصب ها می گذرد و واکنش دربرابر آن اطلاعات، وسیله های کاشتنی نسل بعد باید بتوانند شرایط ناسالم را پایین تر نظارت استراحت داده و در رخساره نیاز، درمانی فراهم کنند. برای مثال، اگر شما ورزش شدیدی انجام می دهید، دستگاه این تغییرات را از روال سیگنال های تندخو اخذ می کند و ضربان قلب شما را تا حدی که با سطح فعالیت جسمانی شما تطبیق داشته باشد، افزایش می دهد. همچنین، اگر نبض قلب باید با افزودن سن به تدریج آهسته شود، مایه این تغییر فیزیولوژیکی را درنظر خواهد گرفت. علاوه بر این، درصورتی که بیماری قلبی درحال پیشروی باشد خواه چنین بلای ناگهانی درون بدن بیمار صریح شود، دستگاه به پزشک معالج هشدار می دهد و به او این امکان را می دهد که یک پیش آگهی پزشکی پویا از شرایط مریض داشته باشد.
البته این کار چیزی خارق العاده ای نیست و بوسیله یک وسیله کاشتنی نیاز دارد که پیام های تندخو را رمزگشایی کرده و تو زمان واقعی، با ارسال پیام دیگری بوسیله عدد واکنش مدال داده و علت واکنش ارگان هدف شود.
ما بوسیله داده های عصبی بیشتر و تکنیک های تفسیری بهتری نیاز داریم تا بتوانیم به کلمات صحیح مورد نیاز برای درک واژه بدن خود گوش کنیم
یکی از مشکلاتی که وجود دارد این است که داده های عصبی بسیار نویزی و مرموز هستند. بیرونی انسان از سایر اجزای بدن جدا حلق و عملکرد آن دامن تاثیر عوامل دیگر و پیام هایی که از دیگر نشریه ها می آیند، صبر می گیرد؛ مثلا اینکه با چه سرعتی تنفس می کنید، به تازگی چه غذایی خورده اید و موارد دیگر. برای رمزگشایی دقیق این اطلاعات، ما به داده های عصبی بیشتر و تکنیک های تفسیر بهتر حاجت داریم تا بتوانیم بوسیله کلمات بی عیب مورد حاجت برای درک زبان بدن آدم گوش کنیم.
استارتاپ بایوس برای پیوستن به شعار مذکور به یادگیری سامان روی آورده است. این تیم درحال ثبت داده های خام تندخو حاصل از رابط های تندخو بوده است و آن ها را درکنار سیگنال های فیزیولوژیکی ثبت شده ی مرتبط با خیز قلب، فشار خون، سطوح گلوکز، دمای بدن و سطوح فعالیت بدنی صبر داده است. آن ها داده های عصبی و فیزیولوژیکی چندین ماه را با هم تطابق داده اند، تا براساس مفروضات حاصل از آن، الگوریتم ادراک مصنوعی بتواند الگوهایی را که نشان دهنده ی نشانگرهای زیستی تندخو ماندگار هستند و نیز ارتباط آن ها را با تغییرات داخل عملکرد ارگان را خبر کند.
کاربرد از تدریس ماشین باعث می شود که ایمپلنت های خشمناک بوسیله نعوظ موثرتری دربرابر علائم و سبک زندگی بیمار پاسخ دهند
آرمیتاژ توضیح می دهد:چیزی که ما به ارمغان می آوریم، افزودن یک الگوریتم پیشرفته یعنی استعداد یادگیری ماشین، به وسیله های کاشتنی است.
همان طور که این الگوریتم مفروضات بیشتری کسب کرده و از داده های یک فرد آموزش بیشتری می بیند، می تواند پاسخ خودکار خویشتن را بوسیله هرکدام از نیازهای بیمار شخصی سازی بطی ء. این رابط های تندخو دوطرفه می توانند همچنین تصویری بالینی از ناسالم خلال زمان ایجاد کرده و نحوه ی صعود بیماری را ترسیم کنند و بوسیله پزشکان کمک کنند تا طرح های مراقبتی شخصی را برای هر فرد ایجاد کنند. آرمیتاژ می افزاید:ما اساسا درحال معاینه این موضوع هستیم که چگونه به جای اینکه عزب به داروها تکیه کنید، می توانید با الگوریتم ها و ازطریق سیستم عصبی، درمان های فایده گرا را به بیماران دچار مشکلات پزشکی مزمن تحویل دهید.
کاشتنی های بایوس هنگام چند سال آینده داخل آزمایش های بالینی انسانی و فاتحه در کسانی که در بخش قوقانی بدن دستخوش وزن قد هستند، تحت آزمایش راحتی خواهند گرفت. جهت برگزینی این قسمت قسمت کردن از افراد برای آزمایش آن است که برآورد سیگنال های خشمناک مورد حاجت برای لول اعطا کردن ران نسبت به سیگنال های عصبی مورد نیاز برای حفظ وضعیت سالم قلب، ریه یا پانکراس، آسان خیس بوده و پیچیدگی کمتری دارد.
آرمیتاژ پیش بینی می یواش که طی سه تا پنج سال آینده شاهد معرفی دستگاه های واکنش گرای شخصی شده هستیم که می توانند طیفی از مشکلات شامل فشار خون بالا، دیابت، کنترل مثانه و درد مزمن را درمان کنند. سرانجام، بایوس امیدوار است که فناوری او پلتفرمی را مهیا کند که پزشکان را قادر سازد براساس آن درمان های جدیدی را ترقی دهند. برای مثال، پزشک می تواند درمانی عصبی برای یک شرایط ویژه بسازد؛ مثلا چیزی به شکل یک اپلیکشین تلفن همراه که بتواند روی پلتفرم بایوس اجرا شود و یک بغرنج پزشکی مزمن را بوسیله یک الگوریتم تبدیل کند. آرمیتاژ می گوید:فناوری که ما درحال ترقی ی آن هستیم، پلتفرم دریافت و ارسال اطلاعات بوسیله جهیز خشمناک است، به طوری که مصیبت که ما آن را تداوی می کنیم، یک الگوریتم است.
پزشکان می توانند به جای فتوا دارو، الگوریتم هایی را بسازند که بیمار بتواند همچون یک اپلیکشین تلفن همراه هوشمند آن را دانلود کنند
اگرچه هرکدام از چنین درمان های خاصی نیاز به آزمایش های مناسب و فرایندهای تنظیمی خواهد داشت، می تواند به میزان زیادی زمان چسبیدگی به راسته را کاهش دهد زیرا پلتفرم هوش مصنوعی و دستگاه کاشتنی درحال مجهز در دسترس است.رمزگشایی قلب
کلید این رویکرد آن است که ابتدا بیماری به الگوریتم هایی تجزیه شود. دانشمندان درحال استفاده از یادگیری سامان برای حساسیت این موضوع هستند که چگونه طیف وسیعی از سیگنال های زیستی (قرین هورمون ها یا مواد بیوشیمیایی خاص در خون) می توانند علامت دهنده ی وضعیت ویژه بیرونی یا دیگر ارگان های بدن باشند. به عنوان مثال، احتمال اینکه بیماران دیابتی به پندار بلای ناگهانی قلبی از دنیا بروند، دوبرابر افراد غیردیابتی است. اما درحالی که می دانیم دیابت به قلب و اقتدار آن برای ایجاد انرژی در سطح سلول آسیب می زند، هنوز نمی دانیم که دقیقا چرا چنین اتفاقی می افتد.
اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه ویرجینیای غربی برای یافتن نشانگرهای زیستی مرتبط با دیابت از الگوریتم های یادگیری ماشین کاربرد کردند و مولکول ها و سیگنال های متابولیکی موجود داخل مقیاس های لیف گرفته شده از بیماران دیابتی و غیردیابتی را مورد بررسی راحتی دادند. کوئینسی هاتاوی، دانشجوی پزشکی دانشگاه ویرجینیای غربی که این پژوهشبخشی از رساله ی دکترای او بوده است، می گوید:ما در ابتدا ملتفت شدیم که تمایز مشخصی بین افراد دیابتی و دسته کنترل بود ندارد. اما با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین حساسیتی مهیا شد و با برملا شدن جزئیات بیشتر، یک آماج ی منحصربه فرد پیدا شد.
مطالعه ی هاتاوی می تواند به تشخیص و درمان بهتر بیماران دیابتی دچار مالیات قلبی عروقی منجر شود. پزشک می تواند نمونه ی لیف را معاینه کرده و از روی نشانگرهای مشخص، بیماری قلبی اختصاص را نمره دهد. چنانچه بتوانیم درون آینده نشانگرهای زیستی را با دقت کافی وقوف کنیم، یک آزمایش خون سهل می تواند علامت دهد که آیا بیمار مشغول به دیابت است و درمعرض توسعه ی یک دشوار قلبی قرار دارد یا خیر.
قدم بعدی، آموزش الگوریتم های تحصیل ماشین با استفاده از داده های بیشتر است ولی این امر بدون چالش نیست، همان طور که هاتاوی می گوید:بخاطر یافتن یک نشانگر متمایز باید ژنوم هزاران بیمار درون تمام سطوح تعیین ترادف شود.
اجرا جراحی مورد احتیاج برای کاشت الکترودهای مورد استفاده برای تحریک سرسری عدد زیاد تهاجمی است و می تواند سبب ابراز عوارض دیگری شود
جان هولندر، مباشر هاتاوی و استاد فیزیولوژی ورزش تو دانشگاه ویرجینیای غربی افزودن می بطی ء حتی زمانی که یک نشانگر شناخته می شود، باید با همگی ی جزئیات و با مداقه اضافی مورد مطالعه قرار گیرد. او می گوید:درواقع، دستیابی به داده ها حصه دشوار کار نیست؛ این درک مفهوم داده ها درون زمینه ای وسیع تیز است که دشوار است.
افراد بسیاری حیات دارند که پتانسیل این رویکرد را می بینند. برای مثال تو کشور آمریکا، برنامه یSPARC موسسه ی ملی سلامت درحال معاینه ترقی ی دستگاه های درمانی است که فعالیت الکتریکی اعصاب رادرجهت گشایش عملکرد ارگان های مختلف بدن تنظیم درنگ. پژوهشگران پیش دماغ می کنند که نسل اینده مایه های برابری پذیر تهییج عمقی مغز که وضعیت ویژه را مورد هدف استراحت می دهند، می توانند طی دو سال آینده در دسترس استراحت گیرند. یکی از امیدوارکننده ترین این مایه ها، دستگاهی است که برای درمان مشکلات تندخو نظیر بیماری پارکینسون درحال ترقی است.
هلن برونته استوارت، مدیر مرکز اختلالات حرکتی استنفورد و گروهش درحال کار روی یک سیستم یکسانی پذیر تهییج سرسری مغز هستند که برای تشخیص علائمی مشابه انجماد روش رفتن و رعشه از حسگری کاربرد می کنند که روی مچ دست بسته می شود. این مچ بند ازطریق فناوری بلوتوث به ایمپلنتی در مغز متصل است و براساس نشانه های بیمار و در زمان واقعی، سیگنال های الکتریکی ریزی را در مغز او تولید می کند. برونته استوارت می گوید:ما نسبت به گذشته، معرفت اضافی درمورد سیگنال های عصبی مرتبط کسب کرده ایم.
برای بازرسی دقیق و درمان بیماری ها به این روش، نورون ها باید با دقتی بیش بسیار تند مزاج شوند. فناوری کنونی الکترودهای تحریک کننده ی مغز این کار را دشوار می کند مربوط به برای تهییج و ثبت سیگنال ها از الکترودهای متفاوتی مصرف می شود. البته گروهی از پژوهشگران دانشگاه ملبورن درحال استعمال از فیبرهای کربنی دارای روکش سرتیز هستند با این امید که آرایه ای از الکترودها را بسازند که بتواند هر دو مقرری را برای نورون های انفرادی ارتکاب دهد. ملانی استامپ که عضوی از این دسته پژوهشی دانشگاه ملبورن است، می گوید:با الکترودهای ما، فرصتی بخاطر پرداختن بوسیله مصیبت های درمانده کننده ای مانند پارکینسون، انحطاط عقل، درد مزمن و شاید حتی افسردگی فراهم می شود.
البته فیبرهای کربنی باید زیست متجانس نیز باشند؛ یعنی سربزرگی رد شدن همراهی به وسیله ی بدن بیمار را کاهش دهند. استامپ هشدار می دهد که آن ها باید ابتدا آزمایش های بالینی را ادا دهد. این آزمایش، آزمایش مهمی بخاطر بررسی عملکرد و ایمنی الکترودهای جدید خواهد بود. این موضوع نکته ی مهمی را درمورد کامل وسیله های کاشتنی ممتاز می کند. ماهیت تهاجمی همراهی دستگاه های الکتریکی به اعصاب بوسیله این معنا است که آن ها باید به مداقه مورد تخمین راحتی گیرند تا اطمینان نتیجه شود که جهت آغاز هیچگاه خاصیت مضر و ناخواسته ای درون بدن مریض نمی شوند.
صعود درون فناوری الکترودها به ایمپلنت ها اذن خواهد داد تا نورون ها را به عارض تکی مورد هدف قرار دهند و علاج های دقیق لطافت را تحویل دهند
ممکن است راه هایی بخاطر اجتناب از انجام جراحی وجود داشته باشد. فلور زلدنروست، متخصص فیزیولوژی اعصاب از دانشگاه ردبود هلند که به مطالعه ی بستگی بین ساختار مغز و عملکرد آن مشغول است، تشریح می دهد:بخاطر مثال، تکنیک های تحریک مغز با استفاده از سونوگرافی متمرکزدرحال ترقی است که نیازی ندارد که الکترودها داخل مغز کاشته شوند. این پیشرفت می تواند دستیار اهمیت برای بیماران باشد مربوط به کاشت الکترودها همیشه با خطراتی همراه است. اما این کار همچنین بوسیله این معنا است که دستکاری مغز آسان پر حرارت می شود؛ با همه ی پیامدهای اخلاقی همراه آن.
زلدنروست می افزاید ممکن است ویژگی هایی در بن ی تعداد مصیبت هایی که می توانند درمان شوند، بود داشته باشد. مغز از جزء های مجزایی که درکنار غصه استراحت خمود باشند، تشکیل نشده است بلکه سیستمی بسیار پراکنده و به هم بی وقفه است. او می گوید:پردازشی که در عدد ما انجام می شود، بسیار غیرمتمرکز است. ولی یک الکترود تحریک بی مطالعه عدد کامل سلول های حوالی یک منطقه را به طور همزمان متاثر می سازد و تنها نورون های اطراف آن را فعال می بطی ء. این بدان معنا است که درمان طیف فراخ تری از علائم شاگرد از اختلالات پیچیده دشوار خواهد بود، زیرا فداکار از نورون ها باید تهییج شوند درحالی که فدایی از نورون ها که درون مناطق دیگر قرار دارند، نباید تهییج شوند و این فرمان در حال حاضر ممکن نیست.
درکنار موانع فنی و قانونی که حیات دارد، داخل گزارش اخیر اتحادیه سلطنتی بریتانیا نتیجه گیری شده است که دوده بعدی ایمپلنت های رابط های عصبی می تواند مزایای گشاد ای به همراه داشته باشد. در این گزارش آمده است:در پزشکی، فناوری های عصبی در دهه های آینده کبیر تر شده و گسترش برازنده توجهی پیدا می کنند و بوسیله نعوظ بالفعل اثربخشی آن ها تو فداکار از مملکت ها از داروها بیشتر خواهد شد.
شاید به زودی رجوع به پزشک با دانلود یک الگوریتم آخر یابد و دیگر نیازی نباشد برای علاج مشکل خویشتن مقدار اضافی قرص مصرف کنیم.بیشتر بخوانید:امیدی تازه برای کسانی که از کوری چهره رنج می برندقابلیت یادگیری سامان در اپلیکیشن پرونده صدای گوگلساخت کبدهای دارای عملکرد با فناوری طبع سه بعدیدستاورد مبصر محققان دانشگاه رایس در حوزه درس عمیقتحقیق و توسعه در حوزه فهمیدن بدلی با سرعت به پیش می جوی
- ۹۸/۱۰/۰۸