اد بویدن: یک سوییچ برای روشن و خاموش کردن سلولهای عصبی

یک لحظه به روز خودتون فکر کنید. از خواب بلند شدید، هوای تازه را وقتی از در خارج شدید روی صورتتان احساس کردید، همکاران جدید خود را ملاقات کردید و با هم بحثهای جالبی داشتید، و با یافتن چیزهای جدید حیرت زده شدید. - ولی مطمئنم که چیزی هست که امروز به آن فکر نکردید - چیزی آنقدر آشنا و نزدیک که احتمالا، زیاد به آن فکر نمی‌کنید. و آن اینه که همۀ احساسات، عواطف، تصمیمها و کارها توسط کامپیوتری که در سر شما بنام مغز وجود دارد انجام میشه.
مغر ممکنه با نگاه از بیرون خیلی پیچیده نرسه حدود یک کیلو جسم صورتی-خاکستری، -بی شکل- ولی پیشرفت علم اعصاب در صد سال اخیر به ما اجازه داده تا با دقت بیشتری، با پیچیدگی درون مغز آشنا بشویم. و به ما گفته شده که مغز یک مدار بسیار پیچیده است که از صدها میلیارد سلول بنام نورون تشکیل شده. بر خلاف کامپیوتر ساخت دست بشر، - که از اجزای مختلف نسبتا کمی درست شده - و ما می‌دانیم چطور کار می‌کنند، چون خود ما آن را طراحی کرده‌ایم، مغز از هزاران نوع متفاوت از سلول تشکیل شده، و شاید دهها هزار. اشکال مختلفی از آنها وجود دارند، از مولکولهای مختلفی درست شده‌اند؛ آنها بیرون زده، منشعب می‌شوند و به ناحیه های مختلف مغز متصل می‌شوند. و همچنین در بیماریهای گوناگون به اشکال مختلفی تغییر شکل می‌دهند.
این طور تجسم کنیم. گونه‌ای از سلولها هستند، سلولهای کوچک مهار کننده، که فعالیت سلولهای مجاور خود را مهار می‌کنند. به نظر می‌رسه این همان نوع از سلولهایی هستند که در بیماریهایی مانند اسکیزوفرنی تحلیل می‌روند. به آنها سلولهای سبدی گفته میشه. و این سلول تنها یکی از هزاران نوع سلوله که ما داریم در مورد آنها یاد می‌گیریم. و هر روزه انواع جدیدی از آنها کشف می‌شوند. فقط به عنوان یک مثال دیگه: این سلولهای بزرگ هرمی شکل قسمت بزرگی از مغز را در بر می‌گیرند. این سلولها تحریک کننده هستند. و این سلولهایی هستند که بیش فعالی آنها ممکنه باعث بیماریهایی از قبیل صرع شوند. هر کدام از این سلولها مثل یک دستگاه الکتریکی باورنکردنی هستند آنها از هزاران سلول قبل از خود ورودی دریافت می‌کنند و خروجی الکتریکی خود را پردازش می‌کنند، که به همین ترتیب، اگر داده‌های الکتریکی آن از آستانۀ خاصی بگذرند، به هزاران سلول بعد از خود ارسال می‌کنند. و این عملیات که تنها حدود یک میلی ثانیه طول می‌کشه، هزاران مرتبه در هر دقیقه در همۀ 100 میلیارد سلول شما تا وقتی زنده هستید و فکر و احساس می‌کنید، اتفاق می‌افتد.
خوب حالا چطور بفهمیم که این مدار چطور کار می‌کنه؟ بطور مطلوب ما می‌تونیم به سراغ این مدار بریم و انواع مختلف سلولها را خاموش و روشن کنیم و ببینیم آیا می‌توان فهمید هر کدام از آنها چکار می‌کنند و اینکه در هر بیماری کدام یک از آنها درست کار نمی‌کنند. اگر ما می‌تونستیم سلولها را فعال کنیم، می‌تونستیم ببینیم هر کدام از آنها چه قدرتی دارند، چه عملی را می‌تونند شروع کنند و ادامه بدهند. اگر می‌تونستیم آنها را خاموش و غیرفعال کنیم، می‌تونستیم بفهمیم که آنها برای چه کاری مورد نیاز هستند. و این داستانیه که امروز می‌خواهم براتون تعریف کنم. و اگر صادقانه بررسی کنیم، پیشرفتهایی که ما در 11 سال گذشته داشته‌ایم، برای این بوده که راهی پیدا کنیم تا مدارها و سلولها و بخشها و مسیرهای مختلف مغز را خاموش و روشن کنیم، هم برای درک بهتر این علم، و هم برای مقابله با برخی از مسائلی که ما انسانها با آن مواجه هستیم.
حالا قبل از اینکه در مورد این تکنولوژی صحبت کنم، خبر بد اینه که قسمت بزرگی از ما در این اتاق اگر به اندازه کافی عمر کنیم، احتمالا دچار یک عارضۀ مغزی خواهیم شد. همین حالا، یک میلیارد نفر به نوعی بیماری مغزی دچار بوده اند که آنها را ناتوان ساخته. و فقط حرف زدن از اعداد و رقم کافی نیست. این بیماریها مثل - اسکیزوفرنی، آلزایمر - - افسردگی، اعتیاد - نه تنها زمان زندگی را از ما می‌ربایند، بلکه هویت ما را نیز تغییر می‌دهند؛ - آنها هویت ما را تسخیر می‌کنند و احساسات ما را تغییر می‌دهند - و شخصی که هستیم را متحول می‌کنند. اکنون در قرن بیستم، امیدی از طریق تولید داروهایی برای درمان بیماریهای مغزی بوجود آمد. و با اینکه داروهای زیادی تولید شده‌اند که می‌توانند علائم بیماریهای مغزی را آرامتر کنند، عملا هیچ کدام از آنها را نمی‌توان درمان تصور کرد. و قسمتی از آن به این دلیله که ما با این کار همۀ مغز را در مادۀ شیمیایی شستشو می‌دهیم. این مدار دقیق و پیچیده متشکل از هزاران نوع سلول در یک مادۀ شیمیایی شستشو داده می‌شود. و همچنین احتمالا به این خاطره که بیشتر داروها، و نه همه آنهایی که در بازار هستند می‌تونند باعث انواع عوارض جانبی بشوند.
امروزه برخی از مردم با استفاده از محرکهای الکتریکی که در مغز کاشته می‌شوند تا حدی تسکین پیدا کرده اند. و همچنین برای بیمارهای پارکینسونی، کاشت مجرای حلزونی گوش همین کار را کرده. اینها بالواقع توانسته اند تا علاجی برای مردم با انواع خاصی از بیماری باشند. ولی حتی الکتریسیته هم در همه جهات حرکت می‌کند در مسیری با مقاومت کمتر، که این عبارت هم از آن گرفته شده. و این همچنین هم روی مدارهای سالم تاثیر می‌گذاره و هم روی آنهایی که می‌خواهیم ترمیم شوند. پس دوباره برمی‌گردیم به همان نظریه کنترل فوق دقیق. آیا ما می‌توانیم اطلاعات را دقیقا به همانجا که می‌خواهیم بفرستیم؟
وقتی 11 سال پیش در رشتۀ علم اعصاب شروع بکار کردم، به عنوان یک مهندس برق و فیزیکدان تعلیم دیده بودم، و اولین چیزی که به فکرش افتادم این بود، که اگر سلولهای عصبی مانند وسایل برقی کار می‌کنند، تنها کاری که باید بکنیم اینه که یک راهی پیدا کنیم که بتونیم آن تغییرات الکتریکی را از دور کنترل کنیم. اگر ما می‌تونستیم الکتریسیته را در یک سلول، و نه در سلولهای مجاور آن فعال کنیم، این ابزار را به ما می‌داد تا بتونیم این سلولهای مختلف را فعال و یا غیر فعال کنیم، و بفهمیم هر کدام از آنها چکار می‌کنند و اینکه چه سهمی در شبکه مختص بخود دارند. و همچنین به ما اجازه می‌ده تا آن کنترل فوق دقیق که برای ترمیم محاسبات مداری نامتعادل مورد نیاز است را داشته باشیم. ترمیم محاسبات مداری نامتعادل مورد نیاز است را داشته باشیم. خوب حالا چطور می‌خواهیم این کار را انجام بدهیم؟ خوب، خیلی مولکولها در طبیعت وجود دارند، که می‌تونند نور را به الکتریسیته تبدیل کنند. شما می‌تونید پروتئینهای کوچکی را در نظر بگیرید که مثل سلولهای خورشیدی کار می‌کنند. اگر ما به طریقی بتونیم این مولکولها را در نورونها نصب کنیم، آنگاه این نورونها می‌تونند بوسیله نور، از خود الکتریسیته ساطع کنند. ولی سلولهای مجاور آنها که فاقد این مولکول هستند، نه. البته یک فوت وفن دیگر هم مورد نیازه تا این کار عملی بشه، و آن اینه که بتونیم نور را وارد مغز کنیم. و برای این کار - مغز درد را احساس نمی‌کند - پس ما می‌تونیم با بهره گیری از همۀ تلاشهایی که - در مقوله اینترنت و ارتباطات و غیره وجود داره - فیبرهای نوری متصل به لیزر را در آن قرار بدهیم و از آنها، برای مثال در مدلهای حیوانی، در تحقیقات پیش بالینی، برای فعال کردن این نورونها استفاده کنیم و ببینیم هر یک از آنها چکار می‌کنند.
خوب حالا ما چطور این کار را انجام می‌دهیم؟ حدود سال 2004، با همکاری [جرارد نیجل] و [کارل دیزراث]، این خیال بارور شد. یک گونه خاص از جلبک وجود دارد که در طبیعت شنا می‌کند، و برای فتوسنتز بهینه باید راهش را به سمت نور پیدا کنه. و این جلبک نور را بوسیله یک لکۀ چشمی کوچک حس می‌کنه، که تا حدودی مثل چشم ما عمل میکنه. در غشا یا پوسته آن، یک پروتئین کوچک وجود داره که همان کار تبدیل نور به الکتریسیته را انجام می‌ده. اسم این مولکولها [رودواسپین کانالی] است. و هر کدام از این پروتئینها درست مثل سلولهای خورشیدی که قبلا در موردش صحبت کردم عمل می‌کنند. هنگامی که نور آبی به آن می‌رسه، آن یک حفره کوچک را باز می‌کنه و به ذرات باردار اجازه می‌ده که به آن لکه چشمی وارد بشه. و این در نتیجه به لکه چشمی اجازه می‌ده تا یک سیگنال الکتریکی داشته باشه درست مثل یک سلول خورشیدی که یک باطری را شارژ می‌کنه.
پس کاری که باید بکنیم اینه که این مولکولها را بگیریم و به طریقی آنها را در داخل نورونها نصب کنیم. و از آنجا که این یک پروتئین است، در نتیجه در DNA این جاندار کد شده. پس فقط همین می‌ماند که ما آن DNA را برداریم، آن را داخل یک حامل ژن درمانی، مانند یک ویروس قرار بدیم، و آن را به نورونها منتقل کنیم. و این طور از کار در آمد که ما در زمان پرباری در زمینه ژن درمانی قرار داریم، و هر روز ویروسهای بیشتری پیدا می‌شوند. و این انجام این کار خیلی راحت بود. و صبح یک روز تابستان در سال 2004 بود، که ما اینکار را امتحان کردیم و همان دفعۀ اول جواب داد. شما این DNA را می‌گیرید و داخل یک نورون قرار می‌دهید. بعد نورون از ساز و کار پروتئین سازی طبیعی خودش استفاده می‌کنه و این پروتئینهای حساس به نور را می‌سازه و در سر تا سر سلول نصب می‌کنه، مثل قرار دادن صفحه‌های خورشیدی روی یک سقف. و در این مرحله، ما یک نورون داریم که بوسیله نور فعال می‌شه. پس این واقعا قدرتمنده.
یک فوت وفن که برای اینکار مورد نیازه اینه که بتونیم بفهمیم چطور این ژنها را فقط به سلولهای مورد نظر منتقل کنیم و نه به سلولهای مجاور آن. و این کار انجام شدنیه؛ ما می‌تونیم ویروسها را کمی تغییر بدهیم تا فقط به همان سلولهای مورد نظر حمله کنه و نه بقیه آنها. و همین طور حقه های ژنتیکی دیگری هستند تا به سلولهای فعال شده توسط نور دست پیدا کنیم. این رشته را ما امروزه به عنوان آپتوژنتیک (ژنتیک نوری) می‌شناسیم. برای مثال فقط یکی از کارهایی که می‌تونید انجام بدهید، اینه که می‌تونید یک شبکه پیچیده را بگیرید، و از یکی از این ویروسها برای انتقال ژن تنها به یک نوع از سلولهای این شبکه متراکم استفاده کنید. و سپس وقتی به تمام این شبکه نور می‌تابانید، فقط همان گونه از سلولها فعال می‌شوند.
برای مثال بگذارید آن سلولهای سبدی که قبلا در موردش صحبت کردیم را در نظر بگیریم همان که در بیماری اسکیزوفرنی تحلیل می‌رود و از نوع سلولهای مهار کننده است. اگر ما بتونیم آن ژن را به این سلولها منتقل کنیم و البته آنها توسط عملکرد این ژن تغییر پیدا نمی‌کنند و بعد یک نور آبی روی تمام شبکۀ مغز بتابانیم، فقط همین سلولها فعال خواهند شد. و وقتی نور قطع می‌شود، این سلولها به حالت عادی بر می‌گردند، در نتیجه این برای سلولها ضرری ندارد. نه تنها از این روش می‌توان برای تایین عملکرد این سلولها و اینکه نقش هر کدام در محاسبه‌های ذهن چیست، استفاده کرد، بلکه می‌توان از آن استفاده کرد تا بفهمیم که مثلا آیا میشه فعالیت این سلولها را در مواردی که آنها تحلیل رفته‌اند بالا برد.
حالا من می‌خواهم براتون دو تا داستان کوتاه در مورد چگونگی استفاده از این روش تعریف کنم، که هم مربوط میشه به مرحله علمی و هم بالینی و هم پیش بالینی. یکی از سوالهایی که با آن مواجه هستیم این هست که چه پیامها و سیگنالهایی در مغز وجود دارند که باعث احساس پاداش می‌شوند؟ به خاطر اینکه اگر بتونیم آنها را پیدا کنیم، آنها همان سیگنالهایی را تشکیل می‌دهند که باعث یادگیری می‌شوند. مغز از هر کاری که پاداش بگیره، بیشتر آن را انجام می‌ده. و این همان سیگنالهایی هستند که در مواردی مثل اعتیاد از جاده خارج می‌شوند. پس اگر ما می‌تونستیم بفهمیم آنها چه سلولهایی هستند، شاید بتونیم هدفهای و گیرنده‌های جدیدی پیدا کنیم و درنتیجه بتونیم برای آنها دارو طراحی کنیم، یا شاید جاهایی را پیدا کنیم که بتونیم برای مردمی که ناتوانی شدید دارند الکترود نصب کنیم. و برای این کار ما با همکاری گروه " فیورلا " به فکر ساختن یک نمونه افتادیم. وقتی حیوان به یک طرف این جعبه کوچک می‌رود یک پالس نوری دریافت می‌کند تا سلولهای مختلف در مغز به نور حساس شوند. بنابراین اگر این گروه از سلولها واسطه پاداش باشند، در نتیجه آن حیوان می‌بایست هر دفعه با رغبت بیشتری به آنجا رود. و همین اتفاق هم می‌افتد.
این حیوان از روی کنجکاوی به سمت راست آن میره، و هر بار که این کار را می‌کنه یک فلاش نور آبی دریافت می‌کنه. و این کار را همین طور صدها و صدها بار انجام می‌ده. اینها نورونهای دپامین هستند، که احتمالا بعضی از شما درباره کار آن در برخی از مراکز لذت مغز شنیده‌اید. اینجا ما نشان داده‌ایم که حتی یک فعالسازی مختصر این قسمتها برای تحریک یادگیری کافیه. و اینجا ما می‌تونیم این نظریه را تعمیم بدهیم. یعنی بجای یک نقطه در مغز، ما می‌تونیم دستگاههایی درست کنیم که همه مغز را فرا بگیرند، - و بتونند نور را در یک الگوی سه بعدی انتقال بدهند - آرایه‌هایی از فیبرهای نوری، که هر کدام به یک منبع نور مستقل و مخصوص خود جفت شده اند. و در این مرحله ما می‌تونیم کارهایی را در درون بدن یک موجود زنده انجام بدهیم - که تا به حال تنها در یک ظرف قادر به انجام آن بوده ایم - مانند پوشش و بررسی کامل مغز با بازده بالا برای یافتن سیگنالهایی که باعث وقایع خاص می‌شوند. و یا اینکه می‌تونند اهداف بالینی خوبی باشند برای درمان بیماریهای مغزی.
و نمونه‌ای که من اینجا می‌خواهم براتون تعریف کنم اینه که ما چطور می‌تونیم برای درمان بیماری PTSD که باعث اضطراب و ترس خارج از کنترل میشه، سلولهای هدف را پیدا کنیم. و یکی از کارهایی که ما انجام دادیم استفاده از یکی از مدلهای بسیار کلاسیک ترس بود. این موضوع به دوران پاولف بر می‌گرده. - که به آن شرطی شدن پاولفی ترس می‌گن - که در آن به حیوان پس از شنیدن یک صوت خاص، شوک مختصری داده می‌شود. آن شوک دردناک نیست، ولی کمی آزار دهنده است. و به مرور زمان - در این مورد، یک موش - - که یک مدل حیوانی مطلوب است و معمولا در این گونه آزمایشها از آن استفاده میشود - حیوان یاد می‌گیره که از آن صدا بترسه. حیوان با خشک شدن در جای خودش واکنش نشان می‌ده، مثل یک گوزن که در جاده چراغهای جلوی یک ماشین را می‌بینه. حالا اینجا این سوال مطرحه که ما چه نقاطی را در مغز به عنوان هدف پیدا کنیم که بتونیم با کمک آن با این ترس مقابله کنیم؟ پس کاری ما اینجا انجام می‌دهیم اینه که آن صدا را دوباره بعد از اینکه با ترس وابسته شده و پیوند خورده اجرا می‌کنیم. ولی این بار ما هدفهای مختلف دیگری را در مغز فعال می‌کنیم، با استفاده از آن آرایه‌های فیبر نوری که در اسلاید قبل در موردش صحبت کردیم، تا بتونیم بفهمیم کدام یک از این اهداف می‌تونند به مغز برای مقابله با آن ترس کمک کنند.
و این ویدئوی کوتاه یکی از این هدفها را که ما داریم روی آن کار می‌کنیم را نشون می‌ده. این یک ناحیه از قشر پیش پیشانی مغزه ناحیه ای که با استفاده از تفکر می‌تونیم با موقعیتهای احساسی آزارنده مقابله کنیم. و حیوان یک صدا خواهد شنید - و یک فلاش نور هم اینجا اتفاق افتاد. - این تصاویر بدون صدا هستند، ولی شما می‌تونید ببینید که حیوان در جای خودش خشک می‌شه. این صدا همیشه خبر بدی همراه خود داشته. و با این ساعت کوچک که در پایین سمت چپ قرار داره، شما می‌بینید که حیوان دو دقیقه‌ای هست که در این آزمایش قرار داره. و این کلیپ بعدی فقط هشت دقیقه بعد از آن را نشان می‌ده. و همان صدا اجرا خواهد شد، و نور هم دوباره فلاش می‌زنه. خیلی خوب، اینجا. و اینجا شما می‌بینید که تنها با گذشت 10 دقیقه از شروع آزمایش، ما مغز را توسط فعالسازی نوری این ناحیه، مجهز کرده‌ایم تا با القای این حافظه ترس مقابله کند. تا با القای این حافظه ترس مقابله کند.
اکنون در دو سال اخیر، ما به درخت زندگی باز گشته‌ایم، چون ما می‌خواستیم راههایی برای خاموش کردن مدارهای مغزی پیدا کنیم. توانایی انجام این کار به ما قدرت بسیار زیادی می‌دهد. اگر ما بتونیم سلولها را تنها برای چند ثانیه و یا حتی میلی ثانیه غیرفعال کنیم، می‌تونیم بفهمیم هر کدام از آنها در مدار خود چه نقشی را بازی می‌کنند. - و اکنون ما موجوداتی را از سراسر مسیر تکاملی مورد بررسی قرار داده‌ایم - در هر گونه به غیر از حیوانات، ما کمی تفاوت می‌بینیم. و ما انواعی از مولکولها بنام هالورودوپسینها و آرکیرودوپسینها را پیدا کرده‌ایم، که به نور سبز و زرد واکنش می‌دهند. و در واقع برعکس آن چیزی را انجام می‌دهند که آن مولکول قبلی انجام می‌داد و توسط نور آبی فعال می‌شد.
بگذارید یک مثال بزنم تا بفهمیم این نظریه چه اهدافی داره. برای مثال یک بیماری مانند صرع را در نظر بگیرید، که در آن مغز فعالیت بیش از حد داره. اگر در درمان این بیماری با دارو موفق نباشیم، یکی از روشهای درمان اینه که قسمتی از مغز را برداریم. و خوب معلومه که این برگشت پذیر نیست و با عوارض جانبی همراهه. حالا اگر بتونیم آن مغز را برای زمان کوتاهی خاموش کنیم، تا وقتی که تشنج از بین بره، - و باعث بشه تا مغز به حالت عادی خودش برگرده - مثل یک سیستم دینامیک که به حالت پایدار خودش برگردانیم. این انیمیشن سعی دارد این موضوع را توضیح بده که در آن ما این سلولها را حساس کردیم تا توسط نور خاموش بشوند، و ما به آن نور می‌تابانیم، تنها تا زمانی که تشنج متوقف بشه، ما امیدواریم که بتونیم آن را خاموش کنیم. و ما داده‌ای در اینجا نداریم که به شما نشان بدهیم، ولی ما در این مورد بسیار هیجان زده هستیم.
حالا می‌خواهم با این موضوع پایان بدهم، - که ما فکر می‌کنیم یک احتمال دیگر وجود داره - که شاید از این مولکولها، در صورتیکه بتونیم کنترل فوق دقیق اعمال کنیم، در خود مغز استفاده کنیم تا نوع جدیدی از اندامهای مصنوعی وابسته به نور درست کنیم. ما قبلا گفتیم که محرکهای الکتریکی غیر معمول نیستند. 75000 نفر دارای ایمپلنت محرکهای عمیق مغزی برای درمان پارکینسون هستند. شاید حدود 100000 نفر ایمپلنت محرکهای درون گوش دارند، که به آنها برای شنوایی کمک می‌کنند. یک مسئله دیگه هم وجود داره که ما باید بتونیم این ژنها را به نحوی به سلولها وارد کنیم. و امیدهای تازه ای در ژن درمانی در جریان است چون ویروسهایی مانند ادنو-ویروسها، که احتمالا همه ما در این سالن در بدن خود داریم، و هیچگونه علائم بیماری از خود ندارند، و در صدها بیمار از آنها برای انتقال ژنها به مغز و یا بدن آنها استفاده شده. و تا کنون هیچ گونه عوارض جانبی از این ویروسها مشاهده نشده است.
تنها یک مشکل دیگر باقی میمونه، و آن خود پروتئینها هستند، که از جلبکها و باکتریها و قارچها، و تمام گونه های حیات گرفته می‌شوند. بیشتر ما در مغز خود هیچ قارچ و یا جلبکی نداریم، پس مغز ما پس از ورود آنها چه واکنشی از خود نشان می‌دهد؟ آیا سلولها قادر به تحمل آن هستند؟ آیا سیستم ایمنی واکنش نشان خواهد داد؟ این تحقیق در مراحل مقدماتی قرار دارد و هنوز روی انسانها آزمایش نشده، ولی ما داریم روی تحقیقات متعددی کار می‌کنیم تا بتونیم این مطلب را بررسی کنیم. و تا کنون شاهد هیچ گونه واکنش آشکاری علیه این مولکولها یا علیه تابش نور به مغز نبوده‌ایم در مراحل نخستین این طرح هستیم و صادقادنه بگیم که از آن هیجان زده‌ایم.
من می‌خواستم بحث را با این موضوع به پایان ببرم، که می‌تونه بطور بالقوه یک کاربرد بالینی داشته باشه. امروزه انواع مختلفی از نابینایی وجود دارد که در آنها گیرنده‌های نور، که در پشت چشم قرار دارند از بین رفته. و می‌دونیم که شبکیه عضو بسیار پیچیده ایست. حالا بگذاریم بریم نزدیک تر تا آنرا با جزئیات بیشتری ببینیم. سلولهای گیرنده نور در این بالا نشان داده شده‌اند، و سپس سیگنالهایی که توسط گیرنده‌های نوری دریافت می‌شوند توسط محاسبات گوناگون تبدیل می‌شوند، تا نهایتا آن لایه سلول که در زیر قرار گرفته، بنام گره‌های عصبی، این اطلاعات را به مغز مخابره میی‌کنند، و ما آن را بصورت یک حس دریافت می‌کنیم. در انواع مختلفی از نابینایی، مانند آماس شبکیه‌ای رنگدانه‌ای، و یا انحطاط لکه چشمی سلولهای گیرنده نور تحلیل رفته و نابود شده‌اند. حالا چطور می‌توان آن را درمان کرد؟ در این مورد حتی مشخص نیست که یک دارو بتونه باعث برگشت این سلولها بشه، چون چیزی برای پیوند با دارو وجود نداره. از سوی دیگر نور هنوز می‌تونه وارد چشم بشه. مسیر نور هنوز شفافه و نور می‌تونه وارد چشم بشه. حالا اگر ما بتونیم این [رودواسپین کانالی] ها و مولکولهای دیگر را بگیریم و آنها را روی برخی از این سلولهای بجا مانده قرار بدهیم آنها را به نوعی دوربینهای کوچک تبدیل کنیم. و چون سلولهای زیادی از این نوع در چشم وجود دارند، دوربینهای با کیفیت بالایی بدست خواهیم آورد.
خوب این قسمتی از کاریه که ما داریم انجام می‌دهیم. این تحقیقات توسط یکی از همکاران ما، Alan Horsager در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی هدایت می‌شه، و دنبال این هستیم که به آن توسط تاسیس شرکت علوم اعصاب بنام Eos جنبه تجاری بدهیم، که هزینه آن توسط انستیتوی ملی سلامتی تامین می‌شه. و اینجا شما یک موش را در حین حل کردن یک هزارتو می‌بینید. این یک هزارتو شش جهتیه. و مقداری هم آب در آن وجود داره تا موش را تحریک کنه که به جلو بره، وگرنه همانجا می‌مونه. و هدف این هزارتو البته اینه که موش از آب بیرون بیاد و به سطح کوچکی برسه که در زیر این دریچه نور دهی شده بالایی است. موشها باهوشند، و این موش نهایتا هزارتو را حل می‌کنه، ولی این کار را در زیر فشار انجام می‌ده. او در هر راهرو به سمت پایین شنا می‌کنه تا نهایتا به سطح برسه. پس او از حس بینایی خودش استفاده نمی‌کنه. این موشها جهشهای ژنتیکی متفاوتی دارند که نماینده انواع مختلف نابینایی در انسانها هستند. پس اینجا ما سعی می‌کنیم تا با دقت مدلهای مختلف را مورد بررسی قرار بدهیم، تا به یک روش عمومی دست پیدا کنیم.
پس ما چطور برای این مسئله جواب پیدا کنیم؟ ما دقیقا همان کاری را که در اسلاید قبل توضیح دادیم انجام خواهیم داد. ما این گیرنده های نوری آبی را می‌گیریم و آنها را روی یک لایه سلولی در وسط شبکیه در پشت چشم کار می‌گذاریم و آنها را به یک دوربین تبدیل می‌کنیم. درست مثل نصب کردن سلولهای خورشیدی در تمامی این نورونها و تبدیل آنها به سلولهای حساس به نور. نور تابیده شده بر آنها به الکتریسیته تبدیل می‌شه. این موش دو هفته قبل از آزمایش کور بود و یک دز از این مولکول حساس به نور را در یک ویروس دریافت کرد. و اینجا می‌تونید ببینید که این حیوان به دیوارها برخورد نمی‌کنه و به این سطح کوچک می‌رسه و در واقع از چشماش استفاده هوشمند می‌کنه. و برای اینکه قدرت این کار را درک کنید بگویم که این حیوانها به همان سرعت حیواناتی به سطح می‌رسند که تمامی عمرشان بینا بوده‌اند. به نظر من این تحقیق پیش بالینی ما را برای انجام کارهایی که می‌خواهیم در آینده انجام دهیم امیدوار می‌کند.
در خاتمه می‌خواهم بگم که ما دنبال مدلهای تجاری جدید در این رشته جدید از نوروتکنولوژی هستیم. ما این ابزارها را درست می‌کنیم، ولی آنها را مجانی در اختیار صدها گروه در سرتاسر جهان می‌گذاریم، تا مردم بتونند آنها را مطالعه و روی درمان بیماریهای مختلف توسط آنها تحقیق کنند. و امید ما اینه که با درک بهتر مدارهای مغزی تا مرحله‌ای که بتوان از آن برای ترمیم و مهندسی آنها استفاده کرد، ما می‌تونیم برخی از این بیماریهای غیر قابل کنترل را که در مورد آنها حرف زدیم، که عملا برای هیچ یک درمانی وجود نداره را بگیریم، و در قرن 21 آنها را به تاریخ تبدیل کنیم.
متشکرم.
(تشویق)
- پس بعضی چیزها یک خرده سخت هستند. (خنده حضار) ولی کابرد مفاهیم و اینکه قادر باشیم صرع و تشنج را با نور بجای استفاده از دارو کنترل کنیم، و بتونیم آنها را مستقیما و بطور اختصاصی هدف قرار بدهیم مرحله اول کاره. نکته دوم که فکر کنم به آن اشاره کردید اینه ما الان می‌تونیم مغز را با دو رنگ کنترل کنیم. مثل یک سوییچ خاموش و روشن.
- درسته.
- که باعث می‌شه هر ایمپالسی که وارد مغز می‌شه مثل یک کد دودویی عمل کنه.
- بله، درسته. پس با کد آبی ما می‌تونیم اطالاعات را وارد و تحریک کنیم، که این به صورت یک کد یکه. و با ملایم کردن آن مثل صفر عمل می‌کنه. پس امید ما اینه نهایتا در آینده برای مغز پردازنده‌های کمکی بسازیم که همراه با مغز کار می‌کنند، و ما می‌تونیم عملکرد را به انسانهای ناتوان برگردونیم.
- و در تئوری این بدان معناست که همان طور که یک موش احساس می‌کنه، بو می‌کشه، می‌شنوه، لمس می‌کنه، شما می‌تونید آن را بصورت داده های صفر و یک، الگوبرداری کنید.
- البته، بله، ما امیدواریم بتونیم از این روش به عنوان راهی برای آزمایش این پیدا کنیم که کدام کد نورونی باعث چه رفتارهای خاصی و افکار خاصی و احساسات خاصی می‌شوند، و از آن برای درک بیشتر مغز استفاده کنیم.
- آیا این بدین معناست که یک روز ما می‌تونیم حافظه اشخاص را دانلود و یا حتی آپلود کنیم؟
- خوب این چیزیه که ما سخت روی آن مشغول کار هستیم. ما الان مشغول انجام کاری هستیم که در آن سعی می‌کنیم تا مغز را با یک سری عناصر ضبط کننده بپوشونیم. - تا بتونیم اطلاعات را ذخیره سازی و دوباره وارد مغز کنیم - یه جور مثل انجام محاسباتی که مغز احتیاج داره تا بتونیم به پردازش اطلاعات آن کمک کنیم.
- خوب، این باعث تغییراتی می‌شه. متشکرم. (- متشکرم.)
(تشویق)