Χρησιμοποιώντας μια νέα κατηγορία νανοσωματιδίων που είναι δύο χιλιάδες φορές πιο λεπτή από τα ανθρώπινα μαλλιά, ο Sakhrat Khizroev, καθηγητής ηλεκτρολόγων και μηχανικών υπολογιστών στο University’s College of Engineering, ελπίζει να ξεκλειδώσει τα μυστικά του εγκεφάλου.
Ο νευροχειρουργός που εξέτασε τον Sakhrat Khizroev αφού έχασε την όρασή του σε ένα φρικτό ατύχημα είπε στον νεαρό επιστήμονα ότι η όραση του θα επανέλθει πολύ αργά. Μετά, μετά από μήνες ζωής στο σκοτάδι, άρχισε τελικά να επιστρέφει.
Στην αρχή, οι εικόνες ήταν θολές και κατακερματισμένες, σαν κάποιος να κοιτάζει μέσα από ένα στενό παράθυρο και να βλέπει μόνο ένα μέρος μιας εικόνας. Αλλά με μέρα με την μέρα που περνούσε, όλα όσα κοίταζε ο Χιζρόεφ φαινόντουσαν ολο και πιο καθαρά, πιο έντονα.
Μόνο όταν η όραση του είχε αποκατασταθεί πλήρως, ο Khizroev συνειδητοποίησε πόσο περίπλοκο είναι το όργανο που το ελέγχει πραγματικά. «Η CPU του διαδικτύου του σώματος», δήλωσε ο ερευνητής του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι, περιγράφοντας τον ανθρώπινο εγκέφαλο ως την κεντρική μονάδα επεξεργασίας. «Μακάρι να μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε πλήρως και να ξεκλειδώσουμε όλα τα μυστικά του».
Σήμερα, ο Khizroev επικεντρώνεται να κάνει ακριβώς αυτό. Χρησιμοποιώντας μια νέα κατηγορία εξαιρετικά λεπτών μονάδων που ονομάζονται μαγνητοηλεκτρικά νανοσωματίδια (MENPs), αυτός και η ερευνητική του ομάδα τελειοποιούν μια μέθοδο για να μιλήσουν στον εγκέφαλο χωρίς καλώδια ή εμφυτεύματα. “Άλλες προσπάθειες έχουν χρησιμοποιήσει εξωτερικά όργανα όπως μικροηλεκτρόδια για να προσπαθήσουν να λύσουν τα μυστήρια του εγκεφάλου, αλλά λόγω της πολυπλοκότητας η πρόσβαση είναι δύσκολη“, δήλωσε ο Khizroev. «Υπάρχουν 80 δισεκατομμύρια νευρώνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο, οπότε φανταστείτε πόσο δύσκολο θα ήταν να συνδέσετε 80 δισεκατομμύρια μικροηλεκτρόδια για πρόσβαση σε κάθε έναν νευρώνα. Ο μόνος τρόπος για να αξιοποιήσετε πραγματικά είναι ασύρματα – μέσω της νανοτεχνολογίας. “
Έτσι ο Khizroev και η ερευνητική του ομάδα σχεδιάζουν να εισάγουν εκατομμύρια (MENs) ενδοφλεβίως στο σώμα, επιτρέποντας στα σωματίδια, τα οποία είναι δύο χιλιάδες φορές πιο λεπτά από την ανθρώπινη τρίχα, να κυκλοφορούν ελεύθερα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος και να διασχίσουν το προστατευτικό φράγμα αίματος-εγκεφάλου, τον μηχανισμό φιλτραρίσματος που εμποδίζει τις τοξίνες και τα παθογόνα να φτάσουν στον εγκέφαλο, ενώ ταυτόχρονα επιτρέπουν τη διέλευση ζωτικών θρεπτικών ουσιών.
«Μόλις τα MENPs βρεθούν μέσα στον εγκέφαλο και τοποθετηθούν δίπλα στους νευρώνες, μπορούμε να τα διεγείρουμε με ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και με τη σειρά τους παράγουν ένα ηλεκτρικό πεδίο στο οποίο θα μπορούν να επικοινωνήσουν μας, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε καλώδια.»
Για να εξαγάγει τις πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο, η ομάδα του θα χρησιμοποιούσε ένα ειδικό κράνος με μαγνητικούς μετατροπείς που στέλνουν και παραλαμβάνουν σήματα.
Από τη στοχευμένη παράδοση φαρμάκων για τη θεραπεία νευροεκφυλιστικών ασθενειών έως την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ υπολογιστών και εγκεφάλου, τα αποτελέσματα είναι τεράστια, δήλωσε ο Khizroev.
«Θα μάθουμε πώς να αντιμετωπίζουμε τη νόσο του Πάρκινσον, το Αλτσχάιμερ και ακόμη και την κατάθλιψη. Όχι μόνο θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τομέα της νευροεπιστήμης, αλλά θα μπορούσε ενδεχομένως να αλλάξει πολλές άλλες πτυχές του συστήματος υγειονομικής περίθαλψης », είπε. «Θα μάθουμε επιτέλους πώς λειτουργεί η υπολογιστική αρχιτεκτονική του εγκεφάλου. Και με τη σειρά του, τέτοιες γνώσεις θα βοηθήσουν στην ενεργοποίηση του νευρομορφικού υπολογισμού στον οποίο οι υπολογιστές μιμούνται τον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου. Θα μπορούμε να κάνουμε υπολογισμούς με προδιαγραφές που επιτυγχάνονται σήμερα μόνο με τους πιο προηγμένους υπερυπολογιστές. “
Ο Khizroev αναπτύσσει το πρόγραμμα ασύρματης διεπαφής εγκεφάλου με τον Ping Liang, συνιδρυτή της Cellular Nanomed, μια εταιρεία βιοτεχνολογίας που εδρεύει στο Irvine, της Καλιφόρνια. Το 2010, οι δύο επιστήμονες βοήθησαν στην πρωτοποριακή ιατρική εφαρμογή των MENPs.
Το Αμερικανικό Ίδρυμα Επιστημών έχει δείξει έντονο ενδιαφέρον για την έρευνα του Khizroev, χρηματοδοτώντας τον επιστήμονα για να αναλάβει έργα που εκμεταλλεύονται την τεχνολογία MENs. Πρόσφατα, η Defense Advanced Research Projects Agency χρηματοδότησε τον καθηγητή του Πανεπιστήμιου του Μαϊάμι για την ανάπτυξη μιας ασύρματης διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή που θα επέτρεπε γρήγορη, αποτελεσματική και διαισθητική αλληλεπίδραση hands-free με στρατιωτικά συστήματα από ικανά μέλη υπηρεσίας. Το λεγόμενο έργο BrainSTORMS βρίσκεται τώρα στη δεύτερη φάση του και αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2024.
«Αυτήν τη στιγμή, απλώς χτυπάμε την επιφάνεια», δήλωσε ο Khizroev για το πρωτοποριακό έργο της ομάδας του, το οποίο, εκτός από τους υπολογιστές και τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς, περιλαμβάνει νευροεπιστήμονες, φυσικούς, χημικούς, επιστήμονες υλικών και βιολόγους. Η ομάδα του μεταπτυχιακών και προπτυχιακών φοιτητών – Elric Zhang, Brayan Navarrete, Mostafa Abdel-Mottaleb, Manuel Campos-Alberteris, Yagmur Akin Yildirim και Isadora Takako Smith – παίζουν καθοριστικούς ρόλους στο έργο, συμπλήρωσε.
Είπε ο Khizroev, «Μπορούμε να φανταστούμε μόνο πώς θα αλλάξει η καθημερινή μας ζωή με μια τέτοια τεχνολογία».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου