疾病中的精准射击

我们正在寻找针对冠状病毒及其感染的有效治疗方法和疫苗。 目前，我们还没有证明有效的药物。 然而，还有另一种对抗疾病的方法，它与技术世界的关系比生物学和医学更...

1998 年，即在一个美国探险家， 凯文·特雷西 (1)，他在大鼠身上进行了实验，没有发现迷走神经和体内免疫系统之间存在联系。 这种组合被认为几乎是不可能的。

但特蕾西确信存在。 他将一个手持电脉冲刺激器连接到动物的神经上，并对其进行反复“射击”。 然后，他给予大鼠 TNF（肿瘤坏死因子），这是一种与动物和人类炎症相关的蛋白质。 这只动物应该在一小时内变得剧烈发炎，但在检查时发现 TNF 被阻断了 75%。

事实证明，神经系统充当了一个计算机终端，您可以使用它在感染开始之前预防感染，或者阻止它的发展。

影响神经系统的正确编程的电脉冲可以取代昂贵药物的影响，这些药物对患者的健康并不无动于衷。

车身遥控器

这个发现打开了一个新的分支，叫做 生物电子学，它正在寻找越来越多的微型技术解决方案来刺激身体，以唤起精心策划的反应。 该技术仍处于起步阶段。 此外，电子电路的安全性也存在严重问题。 但是，与药物相比，它具有巨大的优势。

2014 年 XNUMX 月，特蕾西告诉《纽约时报》， 生物电子技术可以成功取代制药业 并且近年来经常重复。

他创立的公司 SetPoint Medical (2) 两年前首次将这种新疗法应用于来自波斯尼亚和黑塞哥维那的 80 名志愿者。 发射电信号的微型迷走神经刺激器已被植入他们的颈部。 在 XNUMX 人中，测试成功——急性疼痛消退，促炎蛋白水平恢复正常，最重要的是，新方法没有引起严重的副作用。 它使 TNF 的水平降低了约 XNUMX%，但没有完全消除它，就像药物疗法一样。

2. 生物电子芯片 SetPoint Medical

经过多年的实验室研究，2011 年，制药公司葛兰素史克投资的 SetPoint Medical 开始了神经刺激植入物对抗疾病的临床试验。 研究中三分之二的患者在颈部植入长度超过 19 厘米并与迷走神经相连的患者经历了改善，减轻了疼痛和肿胀。 科学家们说这只是一个开始，他们计划通过电刺激其他疾病来治疗它们，例如哮喘、糖尿病、癫痫、不孕症、肥胖症甚至癌症。 当然，也包括 COVID-XNUMX 等感染。

作为一个概念，生物电子学很简单。 简而言之，它向神经系统传递信号，告诉身体恢复。

但是，一如既往，问题在于细节，例如正确的解释和 神经系统电语言的翻译. 安全是另一个问题。 毕竟，我们谈论的是无线连接到网络的电子设备 (3)，这意味着 -。

正如他所说 阿南德·拉古纳坦普渡大学电气与计算机工程教授，生物电子学“让我可以远程控制某人的身体”。 这也是一个严峻的考验。 小型化，包括有效连接到神经元网络的方法，这些方法将允许获得适当数量的数据。

Source 3 无线通信的大脑植入物

生物电子学不应与 生物控制论 （即生物控制论），也不是仿生学（源于生物控制论）。 这些是独立的科学学科。 它们的共同点是对生物学和技术知识的引用。

关于良好的光激活病毒的争议

今天，科学家们正在制造可以直接与神经系统交流的植入物，以对抗从癌症到普通感冒等各种健康问题。

如果研究人员取得成功并且生物电子学变得广泛普及，那么有朝一日，数百万人可以带着连接到他们神经系统的计算机走路。

在梦想的领域，但并非完全不切实际，例如，有预警系统，使用电信号，立即检测到这种冠状病毒在体内的“访问”，并将武器（药物甚至纳米电子）直接对准它. 攻击者，直到它攻击整个系统。

研究人员正在努力寻找一种能够同时理解来自数十万个神经元的信号的方法。 生物电子学必不可少的准确配准和分析以便科学家能够识别健康人的基本神经信号与特定疾病患者产生的信号之间的不一致。

记录神经信号的传统方法是使用内部带有电极的微型探针，称为。 例如，前列腺癌研究人员可以将夹子连接到与健康小鼠的前列腺相关的神经上并记录活动。 对前列腺经过基因改造以产生恶性肿瘤的生物也可以这样做。 比较两种方法的原始数据将确定患有癌症的小鼠的神经信号有多么不同。 基于这些数据，校正信号可以反过来被编程到用于治疗癌症的生物电子设备中。

但它们也有缺点。 他们一次只能选择一个单元格，因此他们没有收集到足够的数据来查看全局。 正如他所说 亚当·E·科恩哈佛大学化学和物理教授，“这就像试图通过一根稻草看歌剧。”

Cohen 是一个成长领域的专家，他称 光遗传学，相信它可以克服外部补丁的限制。 他的研究试图利用光遗传学来破译疾病的神经语言。 问题是神经活动不是来自单个神经元的声音，而是来自它们相互关联的整个管弦乐队。 一个一个地查看并不能给你一个整体的视图。

光遗传学始于 90 年代，当时科学家们知道细菌和藻类中称为视蛋白的蛋白质在光照下会产生电能。 光遗传学使用这种机制。

视蛋白基因被插入到无害病毒的 DNA 中，然后将其注入受试者的大脑或周围神经。 通过改变病毒的基因序列，研究人员针对特定的神经元，例如那些负责感觉寒冷或疼痛的神经元，或已知负责某些动作或行为的大脑区域。

然后，将一根光纤插入皮肤或颅骨，将光从其尖端传输到病毒所在的地方。 来自光纤的光激活视蛋白，视蛋白又传导电荷，导致神经元“发光”（4）。 因此，科学家可以控制老鼠身体的反应，根据命令引起睡眠和攻击性。

4. 受光控制的神经元

但在使用视蛋白和光遗传学激活与某些疾病相关的神经元之前，科学家们不仅需要确定哪些神经元导致了这种疾病，而且还需要确定疾病与神经系统的相互作用。

像计算机一样，神经元会说话 二进制语言，根据他们的信号是打开还是关闭的字典。 这些变化的顺序、时间间隔和强度决定了信息的传输方式。 但是，如果可以认为一种疾病会说自己的语言，则需要翻译。

科恩和他的同事认为光遗传学可以处理它。 所以他们反过来开发了这个过程——他们不是用光来激活神经元，而是用光来记录它们的活动。

视蛋白可能是治疗各种疾病的一种方法，但科学家可能需要开发不使用它们的生物电子设备。 当局和社会将无法接受转基因病毒的使用。 此外，视蛋白方法是基于基因疗法的，目前尚未在临床试验中取得决定性的成功，而且价格昂贵，而且似乎存在严重的健康风险。

科恩提到了两种选择。 其中之一与行为类似视蛋白的分子有关。 第二种使用 RNA 将其转化为视蛋白样蛋白质，因为它不会改变 DNA，因此不存在基因治疗风险。 然而主要问题 在该地区提供照明. 有一些内置激光的大脑植入物设计，但例如，科恩认为使用外部光源更合适。

从长远来看，生物电子学 (5) 有望全面解决人类面临的所有健康问题。 目前，这是一个非常实验性的领域。

然而，不可否认，它非常有趣。