ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ การควบคุมสัญญาณไฟฟ้าในร่างกายช่วยรักษาได้

ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ การควบคุมสัญญาณไฟฟ้าในร่างกายช่วยรักษาได้

ประจุเล็กๆ ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ ภายในเซลล์ของมนุษย์กระตุ้นการพัฒนารูปแบบและโครงสร้างของตัวอ่อน ในการถามตอบ ไมเคิล เลวินพูดถึงการใช้ประกายไฟเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องแต่กำเนิด ควบคุมมะเร็ง และเนื้อเยื่อสร้างใหม่

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ธรรมชาติของกระแสไฟฟ้ายังคงเป็นเรื่องลึกลับสำหรับนักวิทยาศาสตร์ การทดลองในยุคนั้นแสดงให้เห็นว่าประกายไฟสามารถทำให้กล้ามเนื้อของกบที่ตายแล้วกระตุกหรือแม้แต่ทำให้ศพมนุษย์เกิดอาการชักได้ ซึ่งเป็นอาหารสัตว์ที่เหนือธรรมชาติซึ่งอาจเป็นแรงบันดาลใจให้กับนิยายชื่อดังของแมรี เชลลีย์ เรื่องแฟรงเกนสไตน์ กว่า 200 ปีต่อมา ทุกวิถีทางของกระแสไฟฟ้าในร่างกายมนุษย์ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าสัญญาณไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการพัฒนาร่างกายในระยะเริ่มต้น

นักวิทยาศาสตร์เช่น Michael Levin จาก Tufts University ได้ค้นพบว่าประจุของเซลล์ควบคุมวิธีการและตำแหน่งที่โครงสร้างก่อตัวในตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา ที่น่าแปลกใจยิ่งกว่านั้นคือ เขาพบว่ามันเป็นไปได้ที่จะจัดการกับรูปร่างของร่างกายเพียงแค่เปลี่ยนรูปแบบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ของมัน

ด้วยเทคนิคพื้นฐานนี้ เลวินและเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถพัฒนาการทำงานของตาที่สามบนหลังลูกอ๊อดได้สำเร็จ พวกมันกระตุ้นความเสียหายของสมองในตัวอ่อนของกบโดยการปิดกั้นโครงสร้างประสาทที่สำคัญจากการก่อตัว — แล้วย้อนกลับความเสียหายด้วยการเปลี่ยนประจุไฟฟ้าของเซลล์สมองที่กำลังพัฒนา แม้ว่างานนี้จะเป็นการทดลองเชิงลึก แต่เลวินคิดว่ามันอาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงในด้านการแพทย์ ชีววิทยา และชีวเคมี เขาจินตนาการถึงวันหนึ่งโดยใช้ไฟฟ้าชีวภาพเพื่อย้อนกลับข้อบกพร่องที่เกิดในครรภ์ รักษามะเร็ง หรือแม้แต่สร้างแขนขาใหม่ให้กับผู้พิการทางสมอง

Levin ผู้อำนวยการ Allen Discovery Center ที่ Tufts และผู้เขียนร่วมของบทความในการทบทวนวิศวกรรมชีวการแพทย์ประจำปี 2017 ในหัวข้อได้พูดคุยกับKnowable Magazineเกี่ยวกับสถานะของการวิจัยทางไฟฟ้าชีวภาพและความคิดของเขาเกี่ยวกับแนวโน้มในอนาคต การสนทนานี้ได้รับการแก้ไขเพื่อความยาวและความชัดเจน

ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ

ในบริบทของชีววิทยา “สัญญาณไฟฟ้า” หมายถึงอะไรจริงๆ?

ในเมมเบรนที่ล้อมรอบทุกเซลล์ มีโปรตีนที่ฝังอยู่ซึ่งสามารถเคลื่อนไอออน — อะตอมที่มีประจุ — เข้าและออกจากเซลล์ เช่น โพแทสเซียม คลอไรด์ โซเดียม โปรตอน และอื่นๆ และหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากคุณเพิ่มไอออนที่มีประจุเข้าไปในด้านหนึ่งของเมมเบรน คุณจะสร้างศักย์ไฟฟ้าทั่วผิวเซลล์นั้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ นั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่ โดยที่ด้านหนึ่งของแบตเตอรี่มีปริมาณประจุที่แตกต่างจากอีกด้านหนึ่ง

ปรากฎว่าเซลล์สามารถใช้ประจุเหล่านั้นในการสื่อสารได้จริง สัญญาณเหล่านี้แสดงช้ากว่าแรงกระตุ้นที่เราเคยได้ยินในระบบประสาทมาก – ที่นั่น คุณกำลังพูดถึงมาตราส่วนเวลาเป็นมิลลิวินาทีสำหรับการไหลของข้อมูล แต่ในด้านการพัฒนาไฟฟ้าชีวภาพ คุณกำลังพูดถึงนาทีหรือกระทั่งชั่วโมง แต่ในที่สุด ศักย์ไฟฟ้าระหว่างเซลล์สามารถกำหนดได้ว่าเนื้อเยื่อหรือโครงสร้างบางอย่างพัฒนาอย่างไร

สัญญาณไฟฟ้าเหล่านี้ส่งผลต่อพัฒนาการในร่างกายอย่างไร?

สัญญาณไฟฟ้าชีวภาพทำหน้าที่เป็นสวิตช์ควบคุมหลักระดับสูง การกระจายเชิงพื้นที่ของพวกมันตามเนื้อเยื่อและความเข้มข้นบอกพื้นที่ของตัวอ่อน โอเค คุณจะเป็นตา หรือคุณจะเป็นสมองที่มีขนาดเฉพาะ หรือคุณจะเป็นแขนขา หรือ คุณจะไปทางด้านซ้ายของร่างกายแบบนั้น

คุณสามารถเห็นพวกมันก่อตัวในตัวอ่อนของกบ ตัวอย่างเช่น สีย้อมที่ไวต่อไฟฟ้าเผยให้เห็นรูปแบบที่เราเรียกว่า ” หน้าไฟฟ้า ” ซึ่งก็ คือการไล่ระดับด้วยไฟฟ้าทั่วเนื้อเยื่อที่จัดวางว่าส่วนต่างๆ ของใบหน้าจะก่อตัวขึ้นในภายหลัง มันเหมือนกับโครงที่ละเอียดอ่อนสำหรับลักษณะสำคัญของกายวิภาคศาสตร์ ในขณะที่รายละเอียดในท้องถิ่นจำนวนมากดูเหมือนจะเต็มไปด้วยกระบวนการอื่นๆ ที่อาจหรือไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าชีวภาพ หากคุณเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าในตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อวิธีการและตำแหน่งของโครงสร้างของมัน

คุณช่วยยกตัวอย่างวิธีการทำงานของอวัยวะเฉพาะได้หรือไม่?

แน่นอน. สิ่งหนึ่งที่เราต้องการศึกษาเมื่อสองสามปีก่อนคือวิธีที่เซลล์และเนื้อเยื่อที่ปลูกถ่ายจะพัฒนาในสภาพแวดล้อมภายนอก เรานำโครงสร้างตาช่วงแรกจากตัวอ่อนกบตัวหนึ่งมาฝังไว้บนหลังตัวอ่อนอีกตัว เรามีความสนใจในสองสิ่ง: อย่างแรก ผู้รับจะสามารถมองเห็นจากตาที่ฝังบนหลังของมันได้หรือไม่ พลาสติกของสมองเพียงพอที่จะมองเห็นได้จริงหรือไม่? อย่างที่สอง เราอยากรู้ว่าโครงสร้างตานี้จะทำอะไรโดยไม่มีสมองอยู่ใกล้ๆ มันจะเชื่อมต่อที่ไหนและเซลล์ประสาทจะทำอะไร?

สิ่งที่เราค้นพบก็คือ เมื่อคุณฝังโครงสร้างนั้นไว้ที่หลังของลูกอ๊อดที่กำลังพัฒนา เซลล์ตาจะสร้างเรตินาที่ใช้งานได้และเส้นประสาทตาที่คดเคี้ยวไปรอบๆ และพยายามเชื่อมต่อกับไขสันหลังที่ไหนสักแห่ง แต่ถ้าคุณลดศักย์ไฟฟ้าของเซลล์รอบ ๆ รากฟันเทียม โครงสร้างตาจะบ้าไป และสร้างเส้นประสาทใหม่จำนวนมหาศาลที่ออกมาจากรากฟันเทียม

ปรากฎว่าเซลล์ประสาทที่เกิดใหม่สามารถอ่านสัญญาณไฟฟ้าของเนื้อเยื่อที่พวกมันนั่งอยู่ ถ้าเซลล์ในเนื้อเยื่อนั้นมีศักยภาพในการพักผ่อนแบบโพลาไรซ์ ซึ่งหมายความว่าพวกมันสะสมประจุลบภายในแต่ละเซลล์ ตาที่ฝังไว้จะสร้างเส้นประสาทตาและนั่นคือจุดสิ้นสุดของมัน แต่ถ้าพวกมันถูกขั้ว หรือมีประจุที่ต่ำกว่า นั่นทำให้เซลล์ประสาทส่งสัญญาณให้เติบโตมากเกินไปอย่างลึกซึ้ง ดังนั้นเราจึงคิดว่านี่คือตัวอย่างของเซลล์ที่อ่านภูมิประเทศทางไฟฟ้าของสภาพแวดล้อม และตัดสินใจเกี่ยวกับการเติบโตตามข้อมูลนั้น ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ

Credit by : Ufabet