ინფორმაცია

რატომ არ აღადგინეს ამ მეცნიერებმა ამ ღორის ტვინში ელექტრული აქტივობა?


ეს ექსპერიმენტი გამოქვეყნდა Nature Magazine– ში: ღორის ტვინი სიკვდილის შემდეგ საათობით ცოცხლობდა სხეულის გარეთ. მკვლევარებმა გამოიყენეს სისტემა სახელწოდებით BrainEx აღორძინდეს გარკვეული მეტაბოლური და ფიზიოლოგიური ფუნქციები უნაყოფო ღორის ტვინში, მაგრამ მათ არასოდეს უცდიათ ელექტრული აქტივობის განახლება.

რატომ შეწყვიტეს ამ ღორის ტვინში ელექტრული აქტივობის განახლება?


ელექტრული აქტივობის გადატვირთვა ნიშნავს იმას, რომ ტვინის ნაწილები კვლავ კვლავ აქტიური გახდება და შესაძლოა თითქმის ყველა შემეცნებითი ფუნქციის აღდგენა. მიუხედავად იმისა, რომ ეს იქნება უზარმაზარი სამეცნიერო და სამედიცინო გარღვევა, ეს ასევე ნიშნავს იმას, რომ ღორის ტვინისთვის ეფექტიანად ჩაკეტილი სინდრომი იქნებოდა გამოწვეული. ამრიგად, იზოლირებულ ტვინში ელექტრული აქტივობის აღდგენის მცდელობას აქვს უზარმაზარი ეთიკური პრობლემები და ამ მიზეზით ალბათ არ იყო ნებადართული (ან ოდესმე მცდელობა).

უნდა დაუშვას თუ არა ამის შემოწმება ღორის ტვინში (იმისათვის, რომ ვისწავლოთ თუ როგორ უნდა მოერგოს პროცედურა ადამიანებს) სხვა საკითხია (და არა ერთი ამ SE– სთვის) - საუკეთესო გზა ალბათ აღდგენაა ელექტრული აქტივობა არა იზოლირებულ ტვინში, არამედ ტვინში ჯერ კიდევ ცხოველებში.


მეცნიერები აღადგენენ მკვდარი ღორის ტვინში გარკვეულ აქტივობას - აქ რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი

სურათის ნახვა სრულ ეკრანზე
  • კომენტარები დატოვეთ კომენტარი
  • facebook გაუზიარე ეს პუნქტი Facebook- ზე
  • whatsapp გაუზიარეთ ეს ნივთი WhatsApp– ის საშუალებით
  • twitter გაუზიარე ეს პუნქტი Twitter- ზე
  • ელფოსტა გაუგზავნე ეს გვერდი ვინმეს ელ.ფოსტის საშუალებით
  • მეტი გაუზიარე ეს პუნქტი
  • მეტი გაუზიარე ეს პუნქტი

ნიუ -იორკი და#8212 მეცნიერებმა აღადგინეს ღორის ტვინში გარკვეული აქტივობა, რომელიც დაკლული იყო რამდენიმე საათით ადრე, რამაც გაზარდა იმედი სამედიცინო მიღწევების და კითხვების შესახებ სიკვდილის განსაზღვრის შესახებ.

მკვლევარებმა ხაზგასმით აღნიშნეს, რომ ტვინი ვერაფერს ფიქრობდა და გრძნობდა. სამედიცინო სტანდარტებით, ეს არ არის ცოცხალი ტვინი, და თქვა ნენად სესტანმა იელის მედიცინის სკოლაში, ერთ -ერთმა მკვლევარმა შედეგები ოთხშაბათს ჟურნალში გამოაქვეყნა Ბუნება.

მაგრამ ნაშრომმა გამოავლინა ტვინის უჯრედებში გამძლეობის საოცარი ხარისხი, რომლებმაც დაკარგეს სისხლი და ჟანგბადი, თქვა მან.

ტვინში უჯრედის სიკვდილი ხდება უფრო გრძელი ფანჯრის განმავლობაში, ვიდრე ადრე გვეგონა, და სესტანმა თქვა.

მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ ასეთმა კვლევებმა შეიძლება გამოიწვიოს ინსულტისა და სხვა მდგომარეობების ახალი თერაპიები, ასევე უზრუნველყოს ტვინის შესწავლის ახალი მეთოდი და როგორ მუშაობს მასში წამლები. მათ განაცხადეს, რომ მათ არ ჰქონდათ გეგმა, რომ სცადონ თავიანთი ტექნიკა ადამიანის ტვინზე.

კვლევა დაფინანსებულია ძირითადად ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტის მიერ.

32 ტვინი მოვიდა ღორებიდან, რომლებიც დაკლულნი იყვნენ ადგილობრივ სასაკლაოზე საკვებისთვის. მეცნიერებმა ტვინი თავიანთ ლაბორატორიაში აპარატში ჩააყენეს. ცხოველების დაღუპვიდან ოთხი საათის შემდეგ მეცნიერებმა დაიწყეს სპეციალურად შექმნილი სისხლის შემცვლელის ტუმბო ორგანოებში.

ტვინმა არ აჩვენა ფართომასშტაბიანი ელექტრული აქტივობა, რომელიც მიუთითებდა ცნობიერებაზე. ცნობიერების აღდგენა არ იყო კვლევის მიზანი, რომელიც მიზნად ისახავდა იმის გარკვევას, შესაძლებელია თუ არა აღდგეს კონკრეტული ფუნქციები სიკვდილის შემდეგ.

უყურეთ: ცხვარი აოცებს მეცნიერებს სახის ამოცნობის უნარით

1:39 ცხვარი აოცებს მეცნიერებს სახის ამოცნობის უნარით

ექვსსაათიანი ტუმბოს შემდეგ, მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ტვინის ცალკეულ უჯრედებს ტვინის ერთ უბანში აქვთ შენახული მათი სტრუქტურის ძირითადი დეტალები, ხოლო არანამკურნალევი ტვინის უჯრედები მკვეთრად დეგრადირებულია. როდესაც მეცნიერებმა ამოიღეს ეს ნეირონები დამუშავებული ტვინიდან და მოახდინეს მათი სტიმულირება ელექტროენერგიით, უჯრედებმა უპასუხეს ისე, როგორც სიცოცხლისუნარიანობაზე მიუთითეს.

და ხელოვნური სისხლის შესწავლით, სანამ ის შედიოდა დამუშავებულ ტვინში და გაჩენის შემდეგ, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს მტკიცებულება, რომ ტვინის უჯრედები შთანთქავენ სისხლში შაქარს და ჟანგბადს და წარმოქმნიან ნახშირორჟანგს, სიგნალი იმისა, რომ ისინი ფუნქციონირებენ.

მათ ასევე აღმოაჩინეს, რომ დამუშავებულ ტვინში სისხლძარღვები პასუხობდნენ წამალს, რომელიც სისხლძარღვებს აფართოებს.

სესტანმა თქვა, რომ მკვლევარებმა არ იციან შეძლებენ თუ არა მათ ტვინის ნორმალური ფუნქციონირების აღდგენას, თუკი ამ მიზანს აირჩევენ. თუკი ასეთი ცნობიერება გამოჩნდებოდა მოხსენებულ ექსპერიმენტებში, მეცნიერები გამოიყენებდნენ ანესთეზიას და დაბალ ტემპერატურას მის გასანადგურებლად და ექსპერიმენტის შესაჩერებლად, თქვა კვლევის თანაავტორმა სტეფან ლატამმა იელიდან. მისი თქმით, არ არსებობს კარგი ეთიკური კონსენსუსი ასეთი კვლევის ჩატარების შესახებ, თუ ტვინი ცნობიერია.

უყურეთ: ძველი წელთაღრიცხვის ტექნოლოგია, რომელიც ცვლის ტვინის შერყევას

2:03 ძველი წელთაღრიცხვის ტექნოლოგია ცვლის იმას, თუ როგორ ვუყურებთ ტვინის შერყევას

მკვლევარები ახლა ხედავენ, შეძლებენ თუ არა ტვინის ფუნქციების შენარჩუნებას ექვს საათზე მეტხანს, რაც ლატამმა თქვა, რომ აუცილებელი იქნებოდა ტექნოლოგიის გამოსაყენებლად კვლევის საშუალებად.

კრისტოფ კოხი, სიეტლის ალენის ტვინის მეცნიერების ინსტიტუტის პრეზიდენტი, რომელიც არ მონაწილეობდა კვლევაში, ამბობს, რომ გაკვირვებული იყო შედეგებით, მით უმეტეს, რომ ისინი მიღწეულ იქნა დიდ ცხოველებში.

ამ ტიპის ტექნოლოგიამ შეიძლება გაზარდოს ჩვენი ცოდნა ხალხის ცოცხალ მიწაზე დასაბრუნებლად და ნარკოტიკების დოზის გადაჭარბების ან სხვა კატასტროფული მოვლენის შემდეგ, რომელმაც ტვინი ჟანგბადით ერთი ან ორი საათით მოკლა, თქვა მან. ღორის ექსპერიმენტებისგან განსხვავებით, ნებისმიერი ასეთი მკურნალობა არ გულისხმობს ტვინის სხეულიდან ამოღებას.

ღორის სამუშაო ასევე შედის ეთიკურ ნაღმზე, თქვა მან. ერთი რამ, ის ეხება სიკვდილის ფართოდ გავრცელებულ განსაზღვრებას, როგორც ტვინის ფუნქციის შეუქცევად დაკარგვას, რადგან შეუქცევადობა “ დამოკიდებულია ტექნოლოგიის მდგომარეობაზე და როგორც ეს კვლევა გვიჩვენებს, ეს მუდმივად წინ მიიწევს, და თქვა მან.

უყურეთ: ტვინის ჯანმრთელობასთან გამკლავება

4:10 ტვინის ჯანმრთელობა

და შეიძლება ვინმემ ეს ოდესმე ადამიანის ტვინით სცადოს, თქვა მან. თუ მომავალმა ექსპერიმენტებმა აღადგინა ფართომასშტაბიანი ელექტრული აქტივობა, ეს მიუთითებდა ცნობიერებაზე? ტვინი განიცდის დაბნეულობას, ბოდვას, ტკივილს თუ აგონიას? ” მან ჰკითხა. მისი თქმით, ეს მიუღებელი იქნება ცხოველის ტვინშიც კი.

ბუნების კომენტარში, ბიოეთიკოსებმა სტიუარტ იანგერმა და ინსუო ჰიუნმა კლივლენდის Case Western Reserve School of Medicine– დან განაცხადეს, რომ თუკი ასეთი სამუშაო გამოიწვევს ადამიანებში ტვინის რეანიმაციის უკეთეს მეთოდებს, ეს შეიძლება გაართულოს გადაწყვეტილებებს, როდის ამოიღონ ორგანოები ტრანსპლანტაციისთვის.


"ნაწილობრივ ცოცხალი": მეცნიერები აცოცხლებენ უჯრედებს ტვინში მკვდარი ღორებიდან

კვლევაში, რომელიც ითვალისწინებს ტვინის სიკვდილის შესახებ ვარაუდებს, მკვლევარებმა დააბრუნეს ზოგიერთი უჯრედი - ან მსგავსი რამ.

კვლევაში, რომელიც ღრმა კითხვებს ბადებს სიცოცხლესა და სიკვდილს შორის საზღვარზე, მკვლევარებმა აღადგინეს უჯრედული აქტივობა დაკლული ღორებიდან ამოღებულ ტვინში.

ტვინს არაფერი დაუბრუნდა ცნობიერების მსგავსი: არ იყო ნიშნები, რომლებიც მიუთითებდნენ კოორდინირებულ ელექტრულ სიგნალზე, რომელიც აუცილებელია უმაღლესი ფუნქციებისათვის, როგორიცაა ცნობიერება და ინტელექტი.

მაგრამ ექსპერიმენტულ მკურნალობაში, ღორის ტვინში სისხლძარღვები დაიწყო ფუნქციონირება, მიედინება სისხლის შემცვლელთან და ტვინის გარკვეულმა უჯრედებმა აღადგინეს მეტაბოლური აქტივობა, წამლებზეც კი რეაგირებდნენ. როდესაც მკვლევარებმა შეამოწმეს დამუშავებული ტვინის ქსოვილის ნაჭრები, მათ აღმოაჩინეს ელექტრული აქტივობა ზოგიერთ ნეირონში.

ნაშრომი არის ძალიან წინასწარი და არ აქვს პირდაპირი გავლენა ადამიანებში ტვინის დაზიანებების სამკურნალოდ. მაგრამ იდეა, რომ ტვინის ნაწილები შეიძლება აღდგეს სიკვდილის შემდეგ, როგორც პირობითად არის განსაზღვრული, ეწინააღმდეგება ყველაფერს, რასაც მედიცინის მეცნიერება მიიჩნევს ორგანოს შესახებ და აყენებს მეტაფიზიკურ გამოცანებს.

"ჩვენ გვქონდა მკაფიო საზღვრები" ეს ცოცხალია "და" ეს მკვდარია "შორის," - ამბობს ნიტა ა. ფარჰანი, ბიოეთიკისტი და სამართლის პროფესორი დიუკის უნივერსიტეტში. ”როგორ ვფიქრობთ ჩვენ ახლა” ნაწილობრივ ცოცხალთა ”ამ საშუალო კატეგორიაზე? ჩვენ არ ვფიქრობდით, რომ ის არსებობდა. ”

ათწლეულების განმავლობაში ექიმები და ოჯახის მწუხარებული წევრები ფიქრობდნენ, შეიძლებოდა თუ არა ოდესმე შესაძლებელი ყოფილიყო იმ ადამიანის ფუნქციის აღდგენა, რომელმაც თავის ტვინის მძიმე დაზიანება განიცადა მძიმე ინსულტის ან გულის შეტევის გამო. ეს ტვინი მართლაც გადარჩენის მიღმა იყო?

ახალი კვლევა ადასტურებს, თუ რამდენად ცოტა ვიცით დაზიანებული ტვინის და ე.წ. ბიოეთიკოსები, როგორიცაა დოქტორი ფარაჰანი, განცვიფრებულნი და დაინტერესებულნი იყვნენ ოთხშაბათს ჟურნალ ბუნებაში გამოქვეყნებული აღმოჩენებით.

”ეს ველურია”, - თქვა ჯონათან მორენომ, პენსილვანიის უნივერსიტეტის ბიოეთიკისტმა. ”თუ ოდესმე ყოფილა საკითხი, რომელიც მეცნიერებისა და მედიცინის ეთიკის საზოგადოების დიდ განხილვას იმსახურებდა, ეს არის ერთი.”

აქამდე ვარაუდობდნენ, რომ ტვინი სწრაფად იკლებს, როდესაც მისი სისხლის მიწოდება წყდება. უჯრედები უარესდება და კავშირები ნეირონებს შორის იშლება. მეცნიერებს მიაჩნიათ, რომ ეს ცვლილებები შეუქცევადია, თუ სისხლი სწრაფად არ აღდგება.

იელის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიძინეს 32 ღორის თავი მათი ხორცის გამო. მეცნიერებმა თავის ქალაში ხერხემალი ამოიღეს და ტვინი ამოიღეს. როდესაც ექსპერიმენტი დაიწყო, ტვინი ოთხი საათის განმავლობაში იყო სისხლის გარეშე და ოთახის ტემპერატურაზე.

გუნდმა შეიმუშავა სისტემა სახელწოდებით BrainEx, რომელიც ექსპერიმენტულ ხსნარს ასხამს უცვლელ ტვინში. მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ ტექნოლოგია ხელს შეუწყობს ინსულტის, ტვინის ტრავმული დაზიანებებისა და ალცჰეიმერის დაავადების სამკურნალო გზებს.

მეცნიერებმა ხსნარი ღორების ტვინში ექვსი საათის განმავლობაში ჩაასხეს. მან ჟანგბადი მოიტანა ქსოვილში და შეიცავდა ქიმიკატებს, რაც მეცნიერებს საშუალებას აძლევდა თვალყური ადევნონ მის ნაკადს ულტრაბგერით.

ხსნარი ასევე შეიცავდა ქიმიკატებს, რომლებიც განკუთვნილი იყო ნერვული სიგნალების დაბლოკვის მიზნით. მეცნიერები ფიქრობენ, რომ ტვინის უჯრედები შეიძლება უკეთესად იყოს დაცული - და მათი მეტაბოლიზმი უფრო ადვილად განახლდება - თუ უჯრედები არ იყო აქტიური.

მაგრამ გამომძიებლებს ასევე არ სურდათ შანსი გამოეყენებინათ, რომ ტვინი გონს მოეგო, რაც ნაკლებად სავარაუდოა, როგორც ჩანდა. გუნდს რომ დაენახა ელექტრული აქტივობა, რომელიც მიუთითებდა ცნობიერებაზე, ისინი გეგმავდნენ ტვინს მიეწოდებინათ საანესთეზიო წამლები და დაუყოვნებლივ გაეცილებინათ ისინი პროცესის შესაჩერებლად.

გარდა იმ ტვინისა, რომელმაც მიიღო BrainEx ხსნარი, მეცნიერებმა ასევე შეისწავლეს ტვინები, რომლებიც არ იღებდნენ ინფუზიებს და ისინი, ვინც იღებდნენ საწვეთურ ნივთიერებას. ორივე ჯგუფის ტვინმა არ აჩვენა აქტივობის ნიშნები და მათი უჯრედები გაუარესდა.

გამოსახულება

ჯანმრთელობის ეროვნულმა ინსტიტუტმა, რომელმაც მხარი დაუჭირა კვლევას, გამართა ბრიფინგი მისი მნიშვნელობის განსახილველად.

”ეს არ არის ცოცხალი ტვინი, მაგრამ ის არის უჯრედულად აქტიური ტვინი,” - ამბობს იელის უნივერსიტეტის ნეირომეცნიერი დოქტორი ნენად სესტანი, რომელიც ხელმძღვანელობს კვლევას, აღორძინებულ ქსოვილზე.

”ჩვენ გვინდოდა შევამოწმოთ შეიძლება თუ არა უჯრედებს ხელუხლებელ მკვდარ ტვინში აღდგეს ზოგიერთი ფუნქცია,” - დასძინა მან.

მან აღნიშნა, რომ ზოგიერთი ადამიანი, ვინც სიცივის გახანგრძლივების შემდეგ გარდაიცვალა, გაცოცხლდა და მათი ტვინი განაგრძობდა ფუნქციონირებას. ინსულტის მქონე პაციენტებმა, რომლებმაც 16 საათის განმავლობაში გაიარეს სისხლის შედედება ტვინის ნაწილებში, აღადგინეს ტვინის ფუნქცია მას შემდეგ, რაც ექიმებმა ამოიღეს ეს შედედები.

”ეს არის ნამდვილი წინსვლა,”-თქვა ანდრეა ბეკელ-მიტჩენერმა, რომელიც ხელმძღვანელობს ტვინის კვლევის მცდელობებს N.I.H. ”ეს არასოდეს გაკეთებულა ძუძუმწოვრების დიდ ხელუხლებელ ტვინში.”

კრისტინ გრედიმ, N.I.H.– ის კლინიკური ცენტრის ბიოეთიკის ხელმძღვანელმა თქვა, რომ ნაშრომი „პირველად იძლევა შესაძლებლობას, შეისწავლოს ძუძუმწოვრების მთელი ტვინი სხეულის გარეთ სიკვდილის შემდეგ“.

”ეს საშუალებას აძლევს მკვლევარებს დაადგინონ უჯრედები და მათ შორის კავშირები ისე, რაც ადრე შეუძლებელი იყო,” - დასძინა მან. და ტექნიკამ შეიძლება გააფართოვოს ტვინის დაზიანებისა და უჯრედების შეკეთების შესწავლა, ასევე ის, თუ როგორ მოქმედებს წამლები ტვინზე.

ტვინის აღორძინებული ქსოვილის კვლევის შედეგად წამოჭრილი ეთიკური საკითხები თითქმის უპრეცედენტოა. მათ შორის არის კითხვები ლაბორატორიული ცხოველების კეთილდღეობის შესახებ.

”ეს არის ახალი”,-თქვა სტივენ რ ლატჰემმა, იელის ბიოეთიკოსმა. ”ეს არ არის ცხოველების კვლევა. ტვინი მკვდარი ცხოველისგან მოდის მკვლევარებთან. ”

მან ჰკითხა, როგორ გადაწყვეტენ ეთიკოსები, გამართლებულია თუ არა კვლევებით გამოწვეული ტანჯვა - "ნაწილობრივ ცოცხალი" ტვინის მიზნებით?

მიუხედავად იმისა, რომ ტვინში არ იყო ელექტრული აქტივობა, შესაძლებელია მისი აღდგენა შესაძლებელი, თქვა დოქტორმა ფარჰანიმ და სხვა ექსპერტებმა. უცნობია რა მოხდებოდა მეცნიერთა გამოსავალი რომ არ შეიცავდეს ნერვულ ბლოკატორებს.

როდესაც თქვენ გაქვთ უჯრედულად აქტიური ტვინი, რა არის შესაბამისი დაცვა, ჰკითხა მან. მას ეპყრობი ცოცხალი ცხოველივით? თქვენ არ შეგიძლიათ მას მოექცეთ როგორც მკვდარი ცხოველი, თქვა მან.

”რას ნიშნავს ღორში ცნობიერებაზე საუბარი? რას ვეძებთ? ” დოქტორი მორენო დაინტერესდა.

ნაშრომს ასევე შეიძლება ჰქონდეს გავლენა ორგანოების დონაციაზე.

საფრანგეთსა და ესპანეთში, თუ ადამიანს აქვს, მაგალითად, გულის შეტევა, რომელიც ართმევს თავის ტვინს, სასწრაფო სამედიცინო დახმარების თანამშრომლები ცდილობენ 30 წუთის განმავლობაში გულის განახლებას, თქვა სტიუარტ იანგნერმა, კეის ვესტერნ რეზერვის უნივერსიტეტის ბიოეთიკოსმა. რედაქციის თანაავტორი, რომელსაც თან ახლავს კვლევა.

თუ ისინი ვერ შეძლებენ, სასწრაფო დახმარების მუშაკები ინარჩუნებენ ორგანოებს პორტატული გულ-ფილტვის აპარატის საშუალებით, რათა სისხლი გადაასვენონ სხეულში, ასევე ჩასმავენ ბუშტს, რათა თავიდან აიცილონ სისხლი ტვინში. ამ გზით ადამიანი შეიძლება იყოს ორგანოთა დონორი, რადგან ტვინი მკვდარია.

მაგრამ "თუკი BrainEx- ის მსგავსი რამ იყო შესაძლებელი, რატომ არ გააკეთებ ამას იმის ნაცვლად, რომ შეეცადო მათი ორგანოების მოპოვებას?" დოქტორმა იუნგერმა თქვა.

შეერთებულ შტატებში, დოქტორ იანგნერის თქმით, ბუშტის სისტემა განიხილება როგორც არაეთიკური. მაგრამ სისტემა, როგორიც არის BrainEx, ალბათ წაახალისებს ექიმებსა და სასწრაფო დახმარების მუშაკებს, რომ უფრო და უფრო დიდხანს სცადონ პაციენტების რეანიმაცია. შედეგი ერთ დღეს შეიძლება იყოს ნაკლები ტვინით დაღუპული პაციენტი და ნაკლები ორგანოთა დონორი.

მკვლევარებმა ხაზგასმით აღნიშნეს, რომ წლები გაგრძელდება მანამ, სანამ ტვინის რეანიმაცია ადამიანებამდეც კი მიაღწევს წინასწარი ტესტირებას. მაგრამ, დოქტორ ფარაჰანიმ თქვა, რომ მას შეუძლია წარმოიდგინოს დღე, როდესაც ტვინის რეანიმაცია სტანდარტული სამედიცინო პრაქტიკა გახდება.


სულ უფრო რთული

თითქმის ყველა მეცნიერი და ეთიკოსი თანხმდება, რომ ჯერჯერობით არავის შეუქმნია ცნობიერება ლაბორატორიაში. მაგრამ ისინი საკუთარ თავს ეკითხებიან, რას უნდა გაუფრთხილდნენ და ცნობიერების რომელი თეორიები შეიძლება იყოს ყველაზე აქტუალური. იდეის თანახმად, რომელსაც ეწოდება ინტეგრირებული ინფორმაციის თეორია, მაგალითად, ცნობიერება არის პროდუქტი, თუ რამდენად მჭიდროდ არის დაკავშირებული ნეირონული ქსელები თავის ტვინში. რაც უფრო მეტი ნეირონი ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან, მით უფრო მაღალია ცნობიერების ხარისხი - რაოდენობა ცნობილია როგორც phi. თუ phi ნულზე მეტია, ორგანიზმი ცნობიერად ითვლება.

ცხოველების უმეტესობა ამ ბარს აღწევს, თეორიის თანახმად. კრისტოფ კოხი, სიეტლში, ვაშინგტონში, ალენის ტვინის მეცნიერების ინსტიტუტის პრეზიდენტი, ეჭვობს, რომ ნებისმიერ არსებულ ორგანოიდს შეუძლია მიაღწიოს ამ ზღვარს, მაგრამ აღიარებს, რომ უფრო მოწინავე.

ცნობიერების სხვა კონკურენტული თეორიები მოითხოვს სენსორულ შეყვანას ან კოორდინირებულ ელექტრულ შაბლონებს ტვინის მრავალ რეგიონში. მაგალითად, იდეა, რომელიც ცნობილია როგორც სამუშაო სივრცის გლობალური თეორია, ვარაუდობს, რომ ტვინის პრეფრონტალური ქერქი ფუნქციონირებს როგორც კომპიუტერი, ამუშავებს სენსორულ მონაცემებს და ახდენს მათ ინტერპრეტაციას, რათა შეიქმნას შეგრძნება. იმის გამო, რომ ორგანოიდებს არ აქვთ პრეფრონტალური ქერქი და ვერ იღებენ შეყვანას, ისინი ვერ გახდებიან ცნობიერი. "შეყვანისა და გამოყვანის გარეშე, ნეირონები შეიძლება ესაუბრებოდნენ ერთმანეთს, მაგრამ ეს სულაც არ ნიშნავს ადამიანის აზროვნებას", - ამბობს მადლინ ლენკასტერი, კემბრიჯის უნივერსიტეტის განვითარების ბიოლოგი, დიდი ბრიტანეთი.

თუმცა, ორგანოიდების ორგანოებთან დაკავშირება შეიძლება საკმაოდ მარტივი ამოცანა იყოს. 2019 წელს ლანკასტერის გუნდმა გაზარდა ადამიანის ტვინის ორგანოიდები თაგვის ზურგის სვეტისა და უკანა კუნთის გვერდით. როდესაც ადამიანის ორგანოიდის ნერვები უკავშირდება ზურგის სვეტს, კუნთებმა დაიწყეს სპონტანურად შეკუმშვა 4.

განვითარების ბიოლოგი მადელინ ლანკასტერი მუშაობს ორგანოიდებზე, რათა შეისწავლოს ტვინის ორგანიზაცია და დარღვევები თავის ლაბორატორიაში კემბრიჯის უნივერსიტეტში, დიდი ბრიტანეთი. კრედიტი: ფელისტი მაკკეიბი

ორგანოიდების უმეტესობა აგებულია ტვინის მხოლოდ ერთი ნაწილის - ქერქის გამრავლებისთვის. მაგრამ თუ ისინი საკმარისად დიდხანს განვითარდებიან და ზრდის შესაბამისი ფაქტორებით, ადამიანის ღეროვანი უჯრედები სპონტანურად ხელახლა ქმნიან ტვინის ბევრ სხვადასხვა ნაწილს, რომლებიც შემდეგ იწყებენ მათი ელექტრული აქტივობის კოორდინაციას. 2017 წელს გამოქვეყნებულ კვლევაში მოლეკულურმა ბიოლოგმა პაოლა არლოტამ ჰარვარდის უნივერსიტეტში განასახიერა ღეროვანი უჯრედების განვითარება ტვინის ორგანოიდებად, რომლებიც შედგება მრავალი სხვადასხვა ტიპის უჯრედისგან, მათ შორის სინათლისადმი მგრძნობიარე უჯრედების მსგავსად, როგორიცაა ბადურაში 5. როდესაც სინათლეს ექვემდებარებიან, ორგანოიდების ნეირონებმა დაიწყეს სროლა. მაგრამ ის ფაქტი, რომ ეს უჯრედები აქტიური იყო, არ ნიშნავს იმას, რომ ორგანოიდებს შეეძლოთ ვიზუალური ინფორმაციის დანახვა და დამუშავება, ამბობს არლოტა. ეს უბრალოდ ნიშნავს იმას, რომ მათ შეეძლოთ შექმნან საჭირო სქემები.

არლოტა და ლანკასტერი ფიქრობენ, რომ მათი ორგანოიდები ძალიან პრიმიტიულია ცნობიერებისათვის, რადგან მათ არ გააჩნიათ ანატომიური სტრუქტურები, რომლებიც აუცილებელია EEG- ის რთული ნიმუშების შესაქმნელად. მიუხედავად ამისა, ლანკასტერი აღიარებს, რომ მოწინავე ორგანოიდებისთვის ეს დამოკიდებულია განსაზღვრებაზე. ”თუ თქვენ ფიქრობდით, რომ ბუზი ცნობიერი იყო, წარმოსადგენია, რომ ორგანოიდი იყოს”, - ამბობს ის.

ნეირომეცნიერება vs ფილოსოფია: მიზნის მიღწევა თავისუფალი ნებისკენ

თუმცა, ლანკასტერი და სხვა მკვლევარების უმეტესობა ფიქრობს, რომ გაცოცხლებული ღორის ტვინის მსგავსი რამ ბევრად უფრო სავარაუდოა, რომ მიაღწიოს ცნობიერებას, ვიდრე ორგანოიდი. გუნდი, რომელიც ღორის ტვინზე მუშაობდა, ნეირომეცნიერ ნენად სესტანის ხელმძღვანელობით, ცდილობდა ახალი გზების პოვნა ორგანოების გამოცოცხლებისთვის და არა ცნობიერების შესაქმნელად. მკვლევარებმა შეძლეს ინდივიდუალური ნეირონების ან ჯგუფების გაშვება და იყვნენ ფრთხილად და ცდილობდნენ თავიდან აეცილებინათ ფართო ტვინის ტალღების შექმნა. მიუხედავად ამისა, როდესაც სესტანის გუნდმა დაინახა, როგორი იყო კოორდინირებული EEG აქტივობა ერთ -ერთ ტვინში, მათ მაშინვე შეაჩერეს პროექტი. მას შემდეგაც კი, რაც ნევროლოგიის სპეციალისტმა დაადასტურა, რომ ნიმუში არ შეესაბამება ცნობიერებას, ჯგუფმა გააანალიზა ტვინი, როგორც სიფრთხილის ზომა.

სესტანი ასევე დაუკავშირდა აშშ -ს ჯანმრთელობის ეროვნულ ინსტიტუტს (NIH) მითითებების მისაღებად, თუ როგორ უნდა გააგრძელოს. სააგენტოს ნეიროეთიკის პანელმა, მათ შორის ლუნშოფმა და ინსუ ჰიუნმა, ბიოეთიკმა ქეის ვესტერნის უნივერსიტეტში, ოჰაიო, შეაფასეს სამუშაო და შეთანხმდნენ, რომ სესტანმა უნდა გააგრძელოს ტვინის ანესთეზია. მაგრამ პანელი არ განიხილავს უფრო ზოგად რეგულაციებს და რეგულარულად არ მოითხოვს ბიოეთიკის შეფასებას ორგანოიდული წინადადებებისათვის, რადგან მისი წევრები თვლიან, რომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ცნობიერება წარმოიშვას. არც NIH არ მივიდა ცნობიერების განსაზღვრებასთან. "ეს იმდენად მოქნილია, რომ ყველა აცხადებს საკუთარ მნიშვნელობას", - ამბობს ჰიუნი. ”თუ გაურკვეველია, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ ერთსა და იმავე თემაზე, ეს არის დიდი პრობლემა დისკურსისთვის.”

ნეირომეცნიერმა ნენად სესტანმა გამოიყენა BrainEx პლატფორმა, რათა აღედგინა ნერვული აქტივობა განდევნილ ღორის ტვინში. კრედიტი: ჯესი ზამთარი Ბუნება


ოდესმე ნაპოვნი ყველაზე საშინელი მასობრივი გადაშენების მიზეზი

ფრანგული გაზეთები იუწყებიან, რომ სასამართლომ არ გაამართლა მოლოდინი.

  • საფრანგეთის მთავრობამ თავდაპირველად ჩადო ინვესტიცია სოფლის მზის გზაზე 2016 წელს.
  • ფრანგული გაზეთები იუწყებიან, რომ სასამართლო პროცესმა არ გაამართლა მოლოდინი.
  • მზის პანელის "დაგებული" გზები არაეფექტური და ძალიან ძვირი აღმოჩნდება.

გამოდის, რომ მზის ენერგიის მაგისტრალები არ არის ყველაფერი, რაც მათ გატეხილი აქვთ. 2016 წელს საფრანგეთმა წამოაყენა გაბედული გეგმა 620 მილი (1000 კილომეტრი) მზის მაგისტრალების მშენებლობისთვის, რომელიც შედგება ფოტოელექტრული პანელებისგან. მათ სჯეროდათ, რომ დასრულებულ გზას შეეძლო ერთ დღეს მიეწოდებინა 5 მილიონამდე სახლი. კონცეფციის შესამოწმებლად საფრანგეთის მთავრობამ ჩადო 5 მილიონი ევრო.

ეს უკვე თითქმის სამი წელია რაც მათი პირველი საცდელი სამუშაოები ჩატარდა ნორმანდიის სოფლებში 0,6 კილომეტრიანი მზის მონაკვეთი. ინჟინრებმა და მთავრობის წარმომადგენლებმა გამოთვალეს, რომ ამ პირველ მზის გზას 5000 – მდე სახლის ელექტროენერგია შეეძლო. ეს ასე არ იყო.

ჯერჯერობით "Wattway" ინიციატივა იყო იმედგაცრუებული მარცხი.

საფრანგეთის ჩავარდნილი მზის გზა

Wattway საფრანგეთში შედგება 2,800 ფოტოელექტრული პანელისგან, რომელიც გადის ერთი კილომეტრის სიგრძით, რომელიც გადაჭიმულია პატარა ქალაქ ტუროვრ-პერშესგან. შენობაზე პასუხისმგებელი სამშენებლო ჯგუფი კოლასი აცხადებს, რომ მზის პანელები დაფარული იყო სპეციალური ფისით, რომელიც შეიცავდა სილიციუმს, რომელიც იცავდა უჯრედებს 18 ბორბლიანი მოძრაობისგან.

პროექტი თავიდანვე განწირული ჩანდა. ეს რეგიონი ნორმანდიაში, საფრანგეთში არ არის ცნობილი მზის სიუხვით. ჩვეულებრივ, ნორმანდიის ქალაქს აქვს მხოლოდ 44 დღის ძლიერი მზის შუქი.

გზის გახსნის შემდეგ, პანელები ჩვეულებრივ იშლება ან ნაწილებად იშლება. 2018 წლის მაისში გზის სავალი ნაწილიდან 90 მეტრი (300 ფუტი) უნდა განადგურებულიყო. სწრაფად გაირკვა, რომ მზის პანელები ვერ გაუძლებენ მუდმივ მოძრაობას ან ბუნების ძალებს.

ანგარიშში გლობალური სამშენებლო მიმოხილვა, აღმოჩნდა, რომ ინჟინრებმა არ გაითვალისწინა ზარალი, რომელიც გამოწვეული იქნება ჭექა -ქუხილით, ფოთლების ობითა და უზარმაზარი ტრაქტორებით, რომლებიც გამოიყენებენ გზას. პირველი რამდენიმე თვის განმავლობაში, გზიდან გამომუშავებული ენერგიის ყველაზე დიდი რაოდენობა მიაღწია დასახული მიზნის მხოლოდ ნახევარს, დაახლოებით 150,000 კვტსთ -მდე, სანამ დაეცა 78,000 -მდე 2018 წელს და საბოლოოდ 38,000 -ს 2019 წლის დასაწყისში.

ენერგიის გადასვლის ქსელის ვიცე -პრეზიდენტმა მარკ იედლიცკამ თქვა: "პროექტის ტექნიკური და ეკონომიკური ელემენტები საკმარისად გააზრებული არ იყო. აბსოლუტური აბსურდია ინოვაცია უკვე არსებული გადაწყვეტილებების ხარჯზე და ბევრად მომგებიანი, როგორიცაა ფოტოელექტრული სახურავები სახურავებზე. ”

მზის გზების შექმნის იდეას განახლების სფეროში მრავალი ექსპერტის დიდი სკეპტიციზმი დახვდა. ისინი ჩვეულებრივ აღმოჩნდნენ ძალიან ძვირი და არაეფექტური.

სხვა მზის პროექტებთან ერთად წინსვლა

ორმა ადგილობრივმა სახურავმა, პასკალმა და ერიკმა, ინტერვიუ მისცეს ფრანგულ გაზეთს ლე მონდი პროექტთან დაკავშირებით. ”ამ პროექტის ინჟინრები ნამდვილად არ ფიქრობდნენ ტრაქტორებზე, რომლებიც გადატრიალდებოდნენ”, - განაცხადეს მათ.

მიუხედავად იმისა, რომ ფისოვანმა საფარმა შეძლო პანელების დამსხვრევის შეჩერება, მან იმდენი ზედმეტი ხმაური შექმნა, რომ ადგილობრივებს სიჩქარის ლიმიტის შემცირება 70 კმ/სთ -მდე (43 მილი/სთ -მდე) მოუწიათ. საავტომობილო გზა აღწერილია როგორც დეგრადირებული და "ფერმკრთალი თავისი გაფუჭებული სახსრებით ... მზის პანელები, რომლებიც გზიდან იშლება და მრავალი ნატეხი, რომელიც მინანქრის ფისს იცავს ფოტოელექტრონული უჯრედებისგან".

პირველი ფართომასშტაბიანი მზის გზა მთლიანად ორსართულიანი აღმოჩნდა. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ეს იდეა განხორციელდება უახლოეს მომავალში. კოლას ვოთვეიმ იმდენი აღიარა. განუცხადა მმართველმა დირექტორმა ეტიენ გვადინმა ლე მონდი რომ ეს გზა ბაზარზე არ გასულიყო.

"ტურევრის მოდელი არ არის ის, რასაც ჩვენ ვაპირებთ ბაზარზე. ჩვენი სისტემა არ არის მომწიფებული საქალაქთაშორისო მოძრაობაზე ... ჩვენ ახლა ფოკუსირებას ვაკეთებთ მცირე მოდულებზე 3, 6 ან 9 კვ. მ - საკმარისია საკმარისი ელექტროენერგიის უზრუნველსაყოფად. CCTV კამერა, ავტობუსის თავშესაფრის განათება ან ელექტრო ველოსიპედის დამტენი სადგური. ”


ოდესმე ნაპოვნი ყველაზე საშინელი მასობრივი გადაშენების მიზეზი

ფრანგული გაზეთები იუწყებიან, რომ სასამართლო პროცესმა არ გაამართლა მოლოდინი.

  • საფრანგეთის მთავრობამ თავდაპირველად ჩადო ინვესტიცია სოფლის მზის გზაზე 2016 წელს.
  • ფრანგული გაზეთები იუწყებიან, რომ სასამართლომ არ გაამართლა მოლოდინი.
  • მზის პანელის "დაგებული" გზები არაეფექტური და ძალიან ძვირი აღმოჩნდება.

გამოდის, რომ მზის ენერგიის მაგისტრალები არ არის ყველაფერი, რაც მათ გატეხილი აქვთ. 2016 წელს საფრანგეთმა წამოაყენა გაბედული გეგმა 620 მილი (1000 კილომეტრი) მზის მაგისტრალების მშენებლობისთვის, რომელიც შედგება ფოტოელექტრული პანელებისგან. მათ სჯეროდათ, რომ დასრულებულ გზას შეეძლო ერთ დღეს მიეწოდებინა 5 მილიონამდე სახლი. კონცეფციის შესამოწმებლად საფრანგეთის მთავრობამ ჩადო 5 მილიონი ევრო.

ეს უკვე თითქმის სამი წელია რაც მათი პირველი საცდელი სამუშაოები ჩატარდა ნორმანდიის სოფლებში 0,6 კილომეტრიანი მზის მონაკვეთით. ინჟინრებმა და მთავრობის წარმომადგენლებმა გამოთვალეს, რომ ამ პირველ მზის გზას 5000 – მდე სახლის ელექტროენერგია შეეძლო. ეს ასე არ იყო.

ჯერჯერობით "Wattway" ინიციატივა იყო იმედგაცრუებული მარცხი.

საფრანგეთის ჩავარდნილი მზის გზა

Wattway საფრანგეთში შედგება 2,800 ფოტოელექტრული პანელისგან, გაშლილი ერთი კილომეტრის სიგრძით, რომელიც გადაჭიმულია პატარა ქალაქ ტუროვრ-პერშესგან. შენობაზე პასუხისმგებელი სამშენებლო ჯგუფი კოლასი აცხადებს, რომ მზის პანელები დაფარული იყო სპეციალური ფისით, რომელიც შეიცავდა სილიციუმს, რომელიც იცავდა უჯრედებს 18 ბორბლიანი მოძრაობისგან.

პროექტი თავიდანვე განწირული ჩანდა. ეს რეგიონი ნორმანდიაში, საფრანგეთი არ არის ცნობილი მზის სიუხვით. ჩვეულებრივ, ნორმანდიის ქალაქს აქვს მხოლოდ 44 დღის ძლიერი მზის შუქი.

გზის გახსნის შემდეგ, პანელები ჩვეულებრივ იშლება ან ნაწილებად იშლება. 2018 წლის მაისში გზის სავალი ნაწილის 90 მეტრი (300 ფუტი) უნდა განადგურებულიყო. სწრაფად გაირკვა, რომ მზის პანელები ვერ გაუძლებენ მუდმივ მოძრაობას და ბუნების ძალებს.

ანგარიშში გლობალური სამშენებლო მიმოხილვა, აღმოჩნდა, რომ ინჟინრებმა არ გაითვალისწინა ზარალი, რომელიც გამოწვეული იქნება ჭექა -ქუხილით, ფოთლების ობითა და უზარმაზარი ტრაქტორებით, რომლებიც გამოიყენებენ გზას. პირველი რამდენიმე თვის განმავლობაში, გზიდან გამომუშავებული ენერგიის ყველაზე დიდი რაოდენობა მიაღწია დასახული მიზნის მხოლოდ ნახევარს, დაახლოებით 150,000 კვტსთ -მდე, სანამ დაეცა 78,000 -მდე 2018 წელს და საბოლოოდ 38,000 -ს 2019 წლის დასაწყისში.

ენერგიის გადასვლის ქსელის ვიცე -პრეზიდენტმა მარკ იედლიცკამ თქვა: "პროექტის ტექნიკური და ეკონომიკური ელემენტები საკმარისად არ იყო გაგებული. აბსოლუტური აბსურდია ინოვაცია უკვე არსებული გადაწყვეტილებების ხარჯზე და ბევრად მომგებიანი, როგორიცაა ფოტოელექტრული სახურავები სახურავებზე. ”

მზის გზების შექმნის იდეას განახლების სფეროში მრავალი ექსპერტის დიდი სკეპტიციზმი დახვდა. ისინი ჩვეულებრივ აღმოჩნდნენ ძალიან ძვირი და არაეფექტური.

სხვა მზის პროექტებთან ერთად წინსვლა

ორმა ადგილობრივმა სახურავმა, პასკალმა და ერიკმა, ინტერვიუ მისცეს ფრანგულ გაზეთს ლე მონდი პროექტთან დაკავშირებით. ”ამ პროექტის ინჟინრები ნამდვილად არ ფიქრობდნენ ტრაქტორებზე, რომლებიც გადატრიალდებოდნენ”, - განაცხადეს მათ.

მიუხედავად იმისა, რომ ფისოვანმა საფარმა შეძლო პანელების დამსხვრევის შეჩერება, მან იმდენი ზედმეტი ხმაური შექმნა, რომ ადგილობრივებს სიჩქარის ლიმიტის შემცირება 70 კმ/სთ -მდე (43 მილი/სთ -მდე) მოუწიათ. საავტომობილო გზა აღწერილია როგორც დეგრადირებული და "ფერმკრთალი თავისი გაფუჭებული სახსრებით ... მზის პანელებით, რომლებიც გზიდან იხსნება და მრავალი ნატეხი, რომელიც მინანქრის ფისს იცავს ფოტოელექტრონული უჯრედებისგან".

პირველი ფართომასშტაბიანი მზის გზა მთლიანად ორსართულიანი აღმოჩნდა. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ეს იდეა განხორციელდება უახლოეს მომავალში. კოლას ვოთვეიმ იმდენი აღიარა. განუცხადა მმართველმა დირექტორმა ეტიენ გვადინმა ლე მონდი რომ ეს გზა ბაზარზე არ გასულიყო.

"ტუროვრის მოდელი არ არის ის, რასაც ჩვენ ბაზარზე ვაპირებთ. ჩვენი სისტემა არ არის მომწიფებული საქალაქთაშორისო მოძრაობაზე ... ჩვენ ახლა ფოკუსირებას ვაკეთებთ მცირე მოდულებზე 3, 6 ან 9 კვ. მ - საკმარისია საკმარისი ელექტროენერგიის უზრუნველსაყოფად. CCTV კამერა, ავტობუსის თავშესაფრის განათება ან ელექტრო ველოსიპედის დამტენი სადგური. ”


მეცნიერები იხსნიან ტკივილის საიდუმლოებებს

ოპიოიდურ კრიზისთან ერთად, ტკივილის ბიოლოგიის გაგებისა და მისი მკურნალობის ახალი გზების ძიებამ ახალი აქტუალობა მიიღო.

სამ ათეულ წელზე მეტი ხნის წინ, როდესაც ტომ ნორისი ებრძოდა კიბოს, მან გაიარა რადიაციული თერაპია იდაყვსა და მარცხენა ბარძაყზე. მისი კიბო გაქრა და აღარ დაბრუნებულა. მაგრამ ნორისს დარჩა გამჭოლი ტკივილი, რომელიც თეძოდან ხერხემლის არეში კისრამდე დაეწვა.

მას შემდეგ 70 წლის ნორისს არასოდეს ჰქონია ტკივილისგან თავისუფალი დღე. ამან შეწყვიტა მისი კარიერა აშშ -ს საჰაერო ძალებში, როგორც თვითმფრინავების ტექნიკური მომსახურების ოფიცერი. ის იყო მისი მუდმივი თანამგზავრი, ისევე როგორც ხელჯოხი, რომელსაც ის სიარულისას იყენებს. ცუდ დღეებში ტკივილი იმდენად მტანჯველია, ის საწოლზეა მიჯაჭვული. საუკეთესო დღეებშიც კი, ეს მკვეთრად ზღუდავს მის გადაადგილების უნარს, რაც ხელს უშლის უმარტივესი სამუშაოების შესრულებაში, როგორიცაა ნაგვის გატანა. ნორისი ამბობს, რომ ზოგჯერ ტკივილი იმდენად ძლიერია, რომ მისი სუნთქვა უმძიმდება. ”თითქოს ვიხრჩობი”.

ნორისი, რომელიც ლოს -ანჯელესის გარეუბანში ცხოვრობს, მელაპარაკა გრძელი, ბალიშიანი სკამიდან, რამაც მას საშუალება მისცა წასულიყო ზურგზე მჯდომამდე. მაღალი და გენიალური მამაკაცი, მას აქვს უნარი ატაროს სიმშვიდის ნიღაბი თავისი ტკივილის დასამალად. მე არასოდეს მინახავს იგი გაღიმებული. როდესაც მისი ტანჯვა განსაკუთრებით მძაფრია, მისი 31 წლის მეუღლე, მარიანა ამბობს, რომ მას შეუძლია გაარკვიოს გარკვეული სიმშვიდე, რასაც ხედავს მის თვალებში.

ოპერაციის დროს ტკივილის შესამსუბუქებლად მენჯიდან ქინძისთავის ამოღების მიზნით, ბრენტ ბაუერი აქცენტს აკეთებს ვირტუალური რეალობის თამაშზე, სახელწოდებით SnowWorld, რომელიც ითვალისწინებს თოვლის ბურთების სროლას თოვლის კაცებსა და პინგვინებს. ორთოპედიული ტრავმის ქირურგი რეზა ფიროზაბადი სიეტლში, UW Medicine’s Harborview სამედიცინო ცენტრში, გამოსცდიდა თამაშის ეფექტურობას, რომელიც შემუშავებულია ვაშინგტონის უნივერსიტეტის ჰანტერ ჰოფმანის მიერ, ტკივილის შემსუბუქების პიონერი VR– ში. ბაუერმა მრავალი ძვალი დაარღვია, მენჯის ჩათვლით, როდესაც ის სამ სართულზე დაეცა.

როდესაც ტკივილმა დაიწყო მისი ცხოვრების დაწყება, ნორისმა გამოსამშვიდობებელი გამოსვლა სთხოვა. ის გახდა ქრონიკული ტკივილების დამცველი და შექმნა დამხმარე ჯგუფი. და 30 წლის განმავლობაში ის ეძებდა შვებას. მრავალი წლის განმავლობაში ის იყო ფენტანილზე, ძლევამოსილ ოპიოიდზე, რომელიც, მისი თქმით, დაფარავდა მის ტკივილს "სქელი საბანივით", მაგრამ მას "ძირითადად ჰორიზონტალურ და ზონაში" ატარებდა. მან სცადა აკუპუნქტურა, რომელიც გარკვეულწილად გამოსადეგი იყო, ასევე ფუტკრის ნაკბენები, მაგნიტური თერაპია და რწმენის განკურნება, რაც არ იყო. ნორისი ახლა მართავს თავის ტკივილს ფიზიოთერაპიით, რაც აუმჯობესებს მის მობილურობას და სტეროიდები გაუკეთეს ხერხემალში, რაც ამშვიდებს მის ანთებულ ნერვებს.

ნორისის მსგავსად, თითქმის 50 მილიონი ადამიანი შეერთებულ შტატებში და მილიონობით ადამიანი მთელ მსოფლიოში ქრონიკული ტკივილებით ცხოვრობენ. მიზეზები მრავალფეროვანია, კიბოდან დიაბეტით დამთავრებული, ნევროლოგიური დაავადებებითა და სხვა დაავადებებით. მაგრამ ისინი იზიარებენ ტანჯვის საერთო წყაროს: ფიზიკურ აგონიას, რომელიც არღვევს მათ ცხოვრებას, წყვეტილად ან მუდმივად. არცთუ იშვიათია კიბოს პაციენტები, რომლებიც ქიმიოთერაპიის შემდეგ განიცდიან ძლიერ, განუწყვეტელ ტკივილს, უარი თქვან მკურნალობაზე სიკვდილის საბოლოო ხსნარის სასარგებლოდ.

ქრონიკული ტკივილის შედეგად გამოწვეული მსხვერპლი ბოლო წლებში სულ უფრო თვალსაჩინო ხდება. მას შემდეგ, რაც 1990 -იანი წლების ბოლოს ექიმებმა დაიწყეს ოპიოიდური მედიკამენტების დანიშვნა, როგორიცაა ოქსიკოდონი, მუდმივი ტკივილის შესამსუბუქებლად, ასობით ათასობით ამერიკელს განუვითარდა დამოკიდებულება ამ წამლებზე, რომლებიც ზოგჯერ ტკივილის შემსუბუქების გარდა სიამოვნების გრძნობას წარმოქმნიან. მას შემდეგაც კი, რაც რისკები აშკარა გახდა, ოპიოიდებზე დამოკიდებულება გაგრძელდა, ნაწილობრივ იმიტომ, რომ ალტერნატივა ცოტა იყო. ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში არ შემუშავებულა ახალი ტკივილგამაყუჩებელი საშუალებები. (წაიკითხეთ როგორ ხსნის მეცნიერება დამოკიდებულების საიდუმლოებებს.)

ოპიოიდური ტკივილგამაყუჩებლების ბოროტად გამოყენება-რომლებიც იდეალურად შეეფერება მწვავე ტკივილის მოკლევადიან მართვას-ფართოდ გავრცელდა შეერთებულ შტატებში. 2017 წელს, ნარკოტიკების მოხმარებისა და ჯანმრთელობის ეროვნული კვლევის თანახმად, 1,7 მილიონ ამერიკელს ჰქონდა ნივთიერების ბოროტად გამოყენების დარღვევა, რომელიც გამოწვეული იყო ოპიოიდების დანიშვნით. ყოველ დღე აშშ -ში დაახლოებით 130 ადამიანი იღუპება ოპიოიდების დოზის გადაჭარბებით - ეს არის მძიმე სტატისტიკა, რომელიც მოიცავს სიკვდილს დანიშნულ ტკივილგამაყუჩებლებთან და ნარკოტიკულ საშუალებებთან ერთად, როგორიცაა ჰეროინი. (იხილეთ ოპიოიდური კრიზის ზარალი ფილადელფიის ერთ ქუჩაზე.)

ტკივილის ბიოლოგიის გაგებისა და ქრონიკული ტკივილის მართვის უფრო ეფექტური გზების ძიების მცდელობამ ახალი აქტუალობა მიიღო. Researchers are making significant strides in detailing how pain signals are communicated from sensory nerves to the brain and how the brain perceives the sensation of pain. Scientists also are uncovering the roles that specific genes play in regulating pain, which is helping to explain why the perception and tolerance of pain vary so widely.

These advances are radically altering how clinicians and scientists view pain—specifically chronic pain, defined as pain that lasts more than three months. Medical science traditionally regarded pain as a consequence of injury or disease, secondary to its root cause. In many patients, it turns out, pain originating from an injury or ailment persists long after the underlying cause has been resolved. Pain—in such cases—becomes the disease.

The hope is that this insight, coupled with the steadily advancing understanding of pain, will lead to new therapies for chronic pain, including nonaddictive alternatives to opioids. Norris and other patients are keen to see those breakthroughs happen. Researchers, meanwhile, are testing promising alternative strategies, such as stimulating the brain with mild electric shocks to alter its pain perception and harnessing the body’s intrinsic capacity to soothe its own pain.

Clifford Woolf, a neurobiologist at Children’s Hospital in Boston who’s studied pain for more than four decades, says it’s tragic it has taken a “societal catastrophe” for pain to get the attention it deserves from scientists and physicians, but the impetus this has given to pain research is a silver lining. “I think we have the potential in the next few years of really making an enormous impact in our understanding of pain,” he says, “and that will definitely contribute to new treatment options.”

The capacity to feel pain is one of nature’s gifts to humankind and the rest of the animal kingdom. Without it, we wouldn’t reflexively recoil our hand upon touching a hot stove or know to avoid walking barefoot over broken glass. Those actions, motivated by an immediate or remembered experience of pain, help us minimize the risk of bodily injury. We evolved to feel pain because the sensation serves as an alarm system that is key to self-preservation.

Zoltan Takacs, a biomedical scientist and National Geographic explorer, and Nguyen Thien Tao, a herpetologist with the Vietnam National Museum of Nature, searched for toxic creatures in Chu Yang Sin National Park in Vietnam’s Central Highlands. Hoping to identify compounds that could lead to new pain medications, the two scientists captured scorpions, snakes, snails, frogs, centipedes, and spiders.

The sentries in this system are a special class of sensory neurons called nociceptors, which sit close to the spine, with their fibers extending into the skin, the lungs, the gut, and other parts of the body. They’re equipped to sense different kinds of harmful stimuli: a knife’s cut, the heat of molten wax, the burn of acid. When nociceptors detect any of these threats, they send electrical signals to the spinal cord, which transmits them via other neurons to the brain. Higher order neurons in the cortex—the final destination of this ascending pain pathway—translate this input into the perception of pain.

Upon registering the pain, the brain attempts to counteract it. Neural networks in the brain send electrical signals down the spinal cord along what’s known as the descending pain pathway, triggering the release of endorphins and other natural opioids. These biochemicals inhibit ascending pain signals, effectively reducing the amount of pain perceived.

Scientists had sketched out this basic schematic of ascending and descending pain pathways when Woolf began working in the field in the 1980s. A soft-spoken man with eyes that seem to brim with kindness, Woolf was struck by the plight of patients he saw in the surgery ward when he was pursuing his medical degree.

“It was clear that all were suffering from severe pain,” he says. Woolf felt the senior resident surgeon seemed almost resentful that they were complaining. “I said to the surgeon, ‘Why aren’t you doing anything?’ ” Woolf recalls. “And the surgeon said, ‘Well, what do you expect? They just had an operation. They’ll get better.’ ”

“Pain was a problem the medical profession downplayed—to a substantial extent because there were no safe and effective interventions,” Woolf says. This realization kindled his desire to understand the nature of pain.

Using rats as a model, he set out to learn more about how pain is transmitted. In his experiments, Woolf recorded the activity of neurons in the animals’ spinal cords in response to a brief application of heat to their skin. As he expected, he observed these neurons firing excitedly when signals arrived from the nociceptive neurons. But Woolf made an unexpected finding. After a patch of skin subjected to heat a few times became inflamed, the neurons in the spinal cord attained a heightened state of sensitivity. Merely stroking the area surrounding the previously injured patch caused them to fire.

This showed that the injury to the skin had sensitized the central nervous system, causing neurons in the spinal cord to transmit pain signals to the brain even when the input from peripheral nerves was innocuous. Other researchers have since demonstrated this phenomenon—called central sensitization—in humans and shown that it drives various types of pain, such as when the area around a cut or a burn hurts at the slightest touch.

A startling conclusion from Woolf’s work and subsequent research was that pain could be generated in the absence of a triggering injury. This challenged the view held by some doctors that patients who complained of pain that couldn’t be explained by any obvious pathology were likely lying for one reason or another—to get painkillers they didn’t need, perhaps, or to gain sympathy. The pain transmission system can become hypersensitive in the wake of an injury—which is what happened in the rats—but it also can go haywire on its own or stay in a sensitized state well after an injury has healed. This is what happens in patients with neuropathic pain, fibromyalgia, irritable bowel syndrome, and certain other conditions. Their pain is not a symptom it’s a disease—one caused by a malfunctioning nervous system.

With advances in growing human stem cells in the lab, Woolf and his colleagues are now creating different types of human neurons, including nociceptors. This breakthrough is allowing them to study neurons in greater detail than was previously possible to determine the circumstances where they become “pathologically excitable,” Woolf says, and fire spontaneously.

Woolf and his colleagues have used lab-grown nociceptors to investigate why chemotherapy drugs cause neuropathic pain. When the nociceptors are exposed to these drugs, they become more easily triggered and begin to degenerate. This likely contributes to the neuropathies that 40 percent of chemotherapy patients endure.

While scientists like Woolf are advancing the understanding of how pain is transmitted, other scientists have discovered that these signals are just one factor in how the brain perceives pain. Pain, it turns out, is a complex, subjective phenomenon that is shaped by the particular brain that’s experiencing it. How pain signals are ultimately translated into painful sensations can be influenced by a person’s emotional state. The context in which the pain is being perceived also can alter how it feels, as evidenced by the pleasantness of the aches that follow a strenuous workout or the desire for a second helping of a spicy dish despite the punishing sting it delivers to the tongue.

“You’ve got this incredible capability of altering how those signals are processed when they do arrive,” says Irene Tracey, a neuroscientist at the University of Oxford.

A skilled communicator who speaks in rapid-fire sentences, Tracey has spent much of her career trying to bridge the mysterious link between injury and pain. “This is a highly nonlinear relationship, and many things can make it worse or can make it better or could make it very different,” she says.

In experiments, Tracey and her colleagues have imaged the brains of human volunteers while subjecting their skin to pinpricks or bursts of heat or smears of cream laced with capsaicin, the chemical compound that makes chili peppers spicy. What the researchers have found has led them to discover a much more complex picture of pain perception than had been previously envisioned. There’s no single pain center in the brain. Instead, multiple regions are activated in response to painful stimuli, including networks that also are involved in emotion, cognition, memory, and decision-making.

They also learned that the same stimulus doesn’t produce the same activation pattern every time, indicating that a person’s experience of pain can vary even when the injuries are similar. This flexibility serves us well, raising our pain tolerance in situations that demand it—for instance, when carrying a scorching bowl of soup from the microwave to the kitchen counter. The mind knows that dropping the bowl midway would result in greater misery than the brief anguish caused by holding the bowl, so it tolerates the momentary suffering.

Tracey and her colleagues have shown that fear, anxiety, and sadness can make pain feel worse. In one of their experiments, healthy student volunteers listened to Prokofiev’s deeply melancholic “Russia Under the Mongolian Yoke,” slowed to half speed, and read negative statements such as “My life is a failure.” At the same time, they received a burst of heat on a patch on their left forearm, which had been rubbed with capsaicin. Later the students received the same stimulus as they listened to happier music and read neutral statements such as “Cherries are fruits.” In the sad condition, they reported finding the pain “more unpleasant.”

Comparing scans of the students’ brains in the two moods, the researchers found that sadness influenced more than just the emotion-regulation circuitry. It led to increased activation in other brain regions, indicating that sadness was physiologically dialing up the pain. “We’ve made people anxious and threatened and fearful,” Tracey says, “and we’ve shown that that makes the actual processing of those signals amplified.”

Strong medication would be needed to dull the pain after surgery for arthritis in her hand, Jo Cameron was informed by her anesthesiologist. But the 66-year-old Scottish woman doubted it. “I bet you any money I will not take any painkillers,” she told him.

The anesthesiologist looked at her as if she were not fully sane. He knew from experience that the postoperative pain was excruciating. When he came by to check on her after surgery, he was astonished to find that she hadn’t requested so much as the mild analgesic he’d prescribed. “You haven’t even taken paracetamol, have you?” მან ჰკითხა.

“No,” Cameron recalls having replied cheerfully. “I told you I wouldn’t.”

Growing up, Cameron says, she was frequently surprised to discover bruises whose origins were a mystery. When she was nine, she broke her arm in a roller-skating accident, but three days passed before her mother noticed that it was swollen and discolored. Years later, Cameron gave birth to her two children without any pain during delivery.

“I don’t really know what pain is,” she says. “I see people in pain, and I see the grimace, the strain on their faces, and the stress, and I have none of that.”

Cameron’s inability to sense physical hurt may be unremarkable to her, but it places her in a rarefied group of individuals who are helping scientists unravel the genetics underlying our ability to feel pain. Her amazed anesthesiologist put her in touch with James Cox, a geneticist at University College London. Cox and his colleagues studied her DNA and found she had two mutations in two neighboring genes, called FAAH და FAAH-OUT. They determined that the mutations reduce the breakdown of a neurotransmitter called anandamide, which helps provide pain relief. Cameron has an excess of the biochemical, insulating her against pain.

Cox has been studying people like Cameron since he was a postdoc at Cambridge in the mid-2000s, when his supervisor, Geoffrey Woods, learned about a 10-year-old street performer in Pakistan who could walk barefoot over hot coals and stick daggers into his arms without so much as a whimper. The boy would earn money from these stunts and then go to the hospital to be treated for his wounds. He was never the subject of a study—he died from head injuries after falling off a roof while playing with friends—but Cox and his colleagues were able to analyze the DNA of six children from the same clan, who showed similar insensitivity to pain. The children each had a mutation in a gene called SCN9A, known to be involved in pain signaling.

The gene makes a protein that is instrumental in the transmission of pain messages from nociceptive neurons to the spinal cord. The protein, christened Nav1.7, sits on the surface of the neuron and serves as a channel for sodium ions to pass into the cell, which enables electrical impulses constituting the pain signal to propagate along the threadlike axon that connects to another neuron in the spinal cord.

The mutations the researchers discovered in the SCN9A gene yield malformed versions of the Nav1.7 protein that don’t allow sodium ions to pass into nociceptive neurons. With their nociceptors incapable of conducting pain signals, the children were oblivious when they chewed their tongues or scalded themselves. “The beauty of working with these extremely rare families is that you can identify single genes which have the mutation and essentially are human-validated analgesic drug targets,” Cox says.


IRA FLATOW: ეს არის მეცნიერების პარასკევი. მე და#8217 მ ირა ფლატოუ. Later in the hour, the fifth generation of wireless is on its way. But how soon will your phone actually be using 5G? Plus, why some people, including several lawmakers, are opposing the rollout over potential health concerns.

But first this week, a story that sounds like something out of science fiction. Scientists report in the journal Nature that they have been able to restore some of the cellular and circulatory function in pig brains hours after death. Here to talk about and other selected short subjects in science is Washington Post science reporter Sarah Kaplan. Happily to see you in our studio–

SARAH KAPLAN: Great to be here

IRA FLATOW: –this week. All right. Let’s talk about this. It almost sounds like– some of the headlines are making it sound like a Franken brain. At least that’s what they’ve claimed. But it’s not what they have done, right?

SARAH KAPLAN: Yeah. We’re not quite at the zombie apocalypse yet. Basically, researchers from the Yale School of Medicine were able to take some brains from pigs that had been previously killed at a slaughterhouse hours before, take them out of the heads, and then infuse them with a sort of cocktail of synthetic fluids that prevent the cells from degenerating and actually help restore some of the functions, like the metabolic activity consuming sugar and oxygen in order to function, and even some of the electrical activity. If they stimulated the cells, they were able to fire some synapses. But it was really, really far from actually getting the brain to work.

IRA FLATOW: So it wasn’t really functioning. It was functioning on a very basic level. But it was not brain waves or any of that stuff going on.

SARAH KAPLAN: Yeah, it’s individual cells but no signs of consciousness or global mental activity. But it does raise these questions about what is death? What is cell death? Because we think of death as this on or off switch. But really, as this study demonstrates, it’s a step-by-step process.

First, the function of the cell stops working. And then, the cell stops consuming sugar. And then, eventually, the physical structure of the cell degenerates. And you can actually reverse some of those processes, these scientists have revealed. And so that, potentially, raises questions about if people have brain damage what kind of treatments might be available to them.

IRA FLATOW: So they could study these pig brains and learn what kinds of treatments might work that they hadn’t thought about.

SARAH KAPLAN: Yeah, those are the potential medical applications. But those are still a long way off. This is pretty basic research, even though it’s really interesting to start with.

IRA FLATOW: Yeah, but they’re not trying to restore the thinking part of the brain? That’s not what they’re interested in?

SARAH KAPLAN: No. And they actually had an anesthetic ready, just in case they saw any signs of consciousness, which they didn’t expect to. But the goal was never to actually get the brain functioning again. It was just to see, what can we do if we restore individual cells?

IRA FLATOW: მმ-ჰმ. So that won’t continue. It’s interesting. Let’s move on to you just got back from Alaska, you were telling me, where there’s very much spring in the air, right?

SARAH KAPLAN: Yeah, yeah. I was in Utqiagvik, which is the northernmost city in the US. It’s right up there at the top.

IRA FLATOW: Could you see Russia from there?

SARAH KAPLAN: Not quite. I saw a lot of ice. But actually, I saw a lot less ice than people are expecting. Alaska has had this extraordinarily warm spring. Where I was, temperatures in March were 18.5 degrees above normal.

SARAH KAPLAN: And it was pretty cold. But by their standards, it was a heat wave. At the grocery store, people were talking, and they were saying how nice the weather was. And the checkout person was like, yeah, nice for May, not nice for March.

And the repercussions are being felt all over the state. Snow is melting a lot sooner than it usually does. And ice roads that people use on frozen rivers to get around are also melting. And several people have fallen through the ice and died as a consequence.

IRA FLATOW: მმ-ჰმ. And of course, there’s ice. You can’t use ice to cut it up and store it, right? The ice is not there.

SARAH KAPLAN: Yeah. Sea ice in the Bering and Chukchi Seas is a lot lower this winter than it has been. And that’s actually partly responsible for why the weather has been so warm in the state. And Alaska is the fastest warming state in the US. So they’re really feeling the consequences of climate change firsthand.

IRA FLATOW: So you have the frozen tundra that’s not frozen.

IRA FLATOW: You have methane escaping when you didn’t think it’s going to be escaping– all kinds of stuff like that. You have a new story just out today about the USDA and science journals.

SARAH KAPLAN: Yeah. So scientists at the USDA, which has a bunch of research services that look at agriculture and soil and all kinds of things were instructed last year that when their papers get published in a journal, that’s not the end of the process. They need to append a note to the publication saying that the research is preliminary and have not been formally disseminated by the USDA.

And that is pretty surprising for scientists. Because traditionally, getting your paper published in a peer-reviewed journal that’s been vetted by your colleagues and experts in the field, that’s not preliminary. That’s science.

IRA FLATOW: It’s the gold standard.

SARAH KAPLAN: Yeah. It’s the gold standard for how research is traditionally done. And so lots of folks, including people who ran research services at the USDA under previous presidents, have said that this raises questions about the scientific integrity policies that the USDA has. Scientists traditionally don’t have to get something reviewed by a politician in order to have their results be presented as valid.

IRA FLATOW: So the idea here is you can publish it, but we’ll call it preliminary because our political officer hasn’t reviewed it yet.

SARAH KAPLAN: Yeah. The idea is this is a way of making the results get out before research has undergone internal review. But for scientists, calling it preliminary when the research is objectively thorough raises some questions.

IRA FLATOW: ვაა. Let’s hope that doesn’t spread to other divisions in the government. ჰო Finally, a naming contest for some new moons of Jupiter.

SARAH KAPLAN: Yeah. So last year, a bunch of new moons of Jupiter were discovered by researchers at the Carnegie Institution for Science. And this past few months, they have been holding a contest to come up with names for these new moons. But there are a lot of rules because the International Astronomical Union, which oversees the naming of things in the solar system and beyond it, has these really strict guidelines in place.

So if you want to name a moon of Jupiter, it has to be a character from Greek or Roman mythology. It has to be a descendant or lover of the god known as Zeus, or Jupiter. It has to be 16 characters or fewer. It can’t be offensive or commercial or political.

And it even has rules about what letters there can be. So if the moon circles Jupiter in the same direction that Jupiter rotates, the name has to end in an A. And if it’s the opposite, the name has to end in an E.

But the reason they have all these rules is because prior to IAU forming– which, actually, it’s celebrating its 100th birthday this year– the solar system was just like a huge mess. People would name things whatever they wanted.

SARAH KAPLAN: And there were international fights, actually, between different countries. So this is a way of keeping everything in order.

IRA FLATOW: Well, Vulcan doesn’t make it again. Thank you very much for taking time to be with us today. Sarah Kaplan, science reporter with The Washington Post. And happy holiday to you.

Copyright © 2019 Science Friday Initiative. Ყველა უფლება დაცულია. Science Friday transcripts are produced on a tight deadline by 3Play Media. Fidelity to the original aired/published audio or video file might vary, and text might be updated or amended in the future. For the authoritative record of Science Friday’s programming, please visit the original aired/published recording. For terms of use and more information, visit our policies pages at http://www.sciencefriday.com/about/policies/


Ultrasound Fires Up the Auditory Cortex—Even Though Animals Can’t Hear It

Abby Olena
May 24, 2018

Ultrasound activates auditory pathways in the rodent brain (red arrows) regardless of where in the brain the ultrasound-generating transducer is placed. COURTESY OF HONGSUN GUO AND HUBERT LIM A ctivating or suppressing neuronal activity with ultrasound has shown promise both in the lab and the clinic, based on the ability to focus noninvasive, high-frequency sound waves on specific brain areas. But in mice and guinea pigs, it appears that the technique has effects that scientists didn&rsquot expect. In two studies published today (May 24) in Neuron, researchers demonstrate that ultrasound activates the brains of rodents by stimulating an auditory response&mdashnot, as researchers had presumed, only the specific neurons where the ultrasound is focused.

&ldquoThese papers are a very good warning to folks who are trying to use ultrasound as a tool to manipulate brain activity,&rdquo says Raag Airan, a neuroradiologist and researcher at Stanford University Medical Center who did.

Over the past decade, researchers have used ultrasound to elicit electrical responses from cells in culture and motor and sensory responses from the brains of rodents and primates. Clinicians have also used so-called ultrasonic neuromodulation to treat movement disorders. But the mechanism by which high frequency sound waves work to exert their influence is not well understood.

We’re very optimistic that now that we know that it’s there, we will be able to design ways to get around it and still be able to use this technology scientifically. —Mikhail Shapiro,
Caltech

The University of Minnesota’s Hubert Lim studies ways to restore hearing, but many of the strategies that his group uses are invasive, such as cochlear implants, which require surgery to insert a device inside the ear. He says that he and his colleagues were excited by the prospect of using noninvasive and precise ultrasound to activate the parts of the brain responsible for hearing.

Lim’s team started by stimulating the brains of guinea pigs with audible noise or with pulsed ultrasound directly over the auditory cortex. They were surprised to observe similar neuronal responses to the two different stimuli because ultrasound is outside the spectrum that the guinea pigs—and humans—can hear. The researchers also found that the rodents’ neurons showed comparable electrical activity in the auditory cortex regardless of where in the brain the researchers directed the ultrasound. This raised the question: are the animals’ brains responding directly to the ultrasound or to responses of the auditory system?

When the authors cut the guinea pigs’ auditory nerves or removed their cochlear fluid, the guinea pigs stopped responding to the ultrasound and to audible noise. Lim’s team concluded that what must be happening is ultrasound moves through brain tissue and vibrates the cochlear fluid. This vibration then triggers auditory signaling and indirectly activates the auditory cortex and other brain regions, rather than ultrasound having a direct effect on the activity of the neurons.

“I am actually very hopeful that ultrasound can be a powerful tool that can not only modulate but also treat different neurologic and psychiatric disorders, and that it can achieve a noninvasive yet localized activation,” says Lim. “But what we’re trying to show in this paper is that there are many confounding effects that are actually happening with ultrasound, and we have to remove those effects to really see how it’s activating the brain.”

A coauthor on the companion study, Mikhail Shapiro of Caltech, says that previous work showing that it is possible to apply ultrasound to the brains of mice and rats to elicit electrical activity and movement in their limbs left him and his colleagues curious about how it works. To determine where and when neural activation happens, they applied ultrasonic pulses to the brains of transgenic mice that have neurons that light up when stimulated. As with guinea pigs, ultrasound is inaudible to mice.

“To our surprise, we found that the main activation pattern that we were seeing was not in the region where we were applying the ultrasound directly, but actually in the auditory areas of the brain, those responsible for processing information about sound,” Shapiro tells The Scientist.

Consistent with the findings of Lim and colleagues, Shapiro and his coauthors determined that the mouse brains lit up across the cortex, starting from the auditory cortex. And as in the guinea pigs, the mouse neurons responded similarly to ultrasound and audible sounds. The researchers also showed that both ultrasound and audible noise elicited motor movements that decreased when they used chemicals to deafen the mice.

“We’re not trying to imply that [the effects of ultrasound observed in previous studies are] due to this auditory side effect,” says Shapiro. “We’re very optimistic that now that we know that it’s there, we will be able to design ways to get around it and still be able to use this technology scientifically.”

Shy Shoham, a neuroscientist and biomedical engineer at New York University Langone Medical Center who did not participate in the studies, tells The Scientist that these papers highlight how careful researchers must be in the future when using ultrasound to modify neuronal function. “In the field of neural stimulation in general, we should always be very concerned about off-target effects,” he says. We must “delineate what is real and what isn’t.”

“The big take home point here is that we need to take care of the auditory effects,” says Kim Butts Pauly, who studies ultrasound neuromodulation at Stanford University Medical Center and who coauthored the accompanying commentary with Airan. “There’s been very compelling data from other studies that ultrasound can stimulate the brain and change recordings from the brain that are completely separate from any auditory effects. As we get rid of the auditory effects, then the more subtle effects may become apparent.”


Spin the wheel for ST Read and Win now.

It worked: The brains continued to consume oxygen and glucose. Many brain cells, including neurons, which send messages within the brain and to the rest of the body, ceased decaying and appear to have been revived in dramatic and detectable ways.

The scientists detected "spontaneous synaptic activity," which means the neurons were capable of sending out signals, and the cells responded to external electrical stimulation.

Cells removed from the treated brains and examined under a microscope had regained the shape of living cells, noted lead author Zvonimir Vrselja, a Yale neuroscientist.

The pig brains remained, by any traditional definition, dead. The researchers detected no signs of consciousness or any other "global" mental activity.

But the study suggests that brain cells are hardier than previously thought, said study co-author and Yale neuroscientist Nenad Sestan.

"The death of a cell, or in this case, organ, is a gradual, stepwise process," Sestan said.

He stressed that the revivifying system the researchers developed, which they dubbed BrainEx, may not reverse cell death and restore brains to what would be considered a stable, living state. It's possible, he said, that "we are just postponing the inevitable."

The researchers are mindful that this is controversial territory with great potential to stoke outrage, or simply the heebie-jeebies. Such a head-snapping experiment inevitably generates nightmarish scenarios involving live brains in vats, brain transplants, the Zombie Apocalypse, and other mad-scientist story lines (brilliantly crafted, somehow, by neurons firing away inside the skulls of conventionally living human beings).

The findings also lead to ethical quandaries, some of which are outlined in two commentaries simultaneously published by Nature. The ethicists say this research can blur the line between life and death, and could complicate the protocols for organ donation, which rely on a clear determination of when a person is dead and beyond resuscitation.

HOPE FOR THERAPEUTIC INNOVATIONS

This startling research provides the latest reminder that science and medicine continuously create innovations that offer hope for treating dreaded diseases (such as Alzheimer's or other brain disorders) while simultaneously raising head-scratching issues about how to apply transformative technologies and procedures.

The National Institutes of Health helped fund this research as part of the BRAIN Initiative, a major research effort started during the Obama administration. The human brain is often described by scientists as the most complex object known to exist in the universe, and brains in general remain rather mysterious. Many basic questions - how does a brain create a thought? - are hard to answer.

The researchers knew they were on delicate ground. A presentation they made at the National Institutes of Health in 2018 so astonished their colleagues that word of the experiment leaked to a journalist at MIT Technology Review, and the ensuing story generated a great deal of controversy. Animal rights activists protested. Other researchers wondered why the Yale team was venturing into this edgy territory.

Speaking to reporters on Tuesday in advance of publication, the Yale researchers addressed some of the objections. They pointed out that the experiment did not use live animals. These were pigs slaughtered as part of food production. They were completely dead, for hours, before their brains - drained of blood and largely removed from their skulls - were treated with the fluids.

Moreover, the experiment employed a chemical that inhibited overall brain activity. The scientists say that helped brain cells avoid stress. But the blocker also ensured the pig brain would not have any risk of awareness.

As an additional cautionary procedure, the researchers monitored the brains continuously for electrical activity that would indicate global mental operations and were prepared to chill the brains and apply anesthetic if they saw such activity. მათ ეს არ გააკეთეს.

"This is a clinically dead brain," Sestan said.

He told reporters that it is premature to conjure scenarios of reviving dead people or using this technique on people who have paid to have their heads cryogenically preserved.

"I don't think it's changing anything at the moment," he said.

But this is still a big deal, to judge by the reaction of the scientific community.

"This is a huge breakthrough," said Nita Farahany, a professor of law and philosophy at Duke University and co-author of one of the commentaries in Nature warning of the ethical complications from such research. She also has served on a bioethics advisory panel for NIH. She said the research offers hope for therapeutic innovations but also raises ethical and legal challenges.

"We've built our assumptions on something that's proven to be false," she said. "Our belief was there's a point of no return. Certainly we would have believed that four hours after being decapitated, that was a point of no return. It turns out it's not."

A SIGNIFICANT BREAKTHROUGH

The alive/dead divide is never simple or abrupt at the cellular level. What a molecular biologist sees is a halt in the normal flow of oxygen and other molecules that drive metabolism. Soon the whole carnival of biochemistry shuts down, and the cell loses its normal shape. But it's not like throwing an on-off switch.

Farahany said the research field needs to be careful going forward to ensure that animals studied in laboratories - even dead animals by traditional definitions - do not suffer: "Given that there's this gray zone between dead and alive we need to divine what is the appropriate use of animals in that context, to ensure that there isn't pain or distress."

Stuart Youngner, a professor of bioethics and psychiatry at Case Western Reserve University and co-author of another one of the ethics commentaries in Nature, agrees with Farahany that this is a significant breakthrough.

"What's unnerving about it is, it has really challenged assumptions that I was raised with as a physician about the fragility of the brain. It appears from this study that it's not as fragile as we thought it was," Youngner said.

He brought up the possibility of brain transplants someday: "This is certainly not about to happen. But this study brings up possibilities that we didn't think about before except in the most wild Sci-Fi imagination. This is a breakthrough in understanding preservation of the brain."

Join ST's Telegram channel here and get the latest breaking news delivered to you.


When you die you KNOW you’re dead, terrifying study reveals

You've probably heard those who have died and been brought back to life say that they saw light at the end of a tunnel.

Or that they floated above their bodies, watching as doctors frantically worked to keep them alive.

But until now it was not known if the mind kept working after the body had died.

Just like the re-make of the 90s cult horror Flatliners, starring Ellen Page, scientists have discovered that a person's consciousness continues to work after they have died.

In the film a group of young doctors conduct a dangerous experiment to see what happens in the afterlife by taking turns to stop their hearts.

Dr Sam Parnia and her team from New York University Langone School of Medicine had the same question.

They set out to find the answer in a much less dangerous fashion, looking at studies in Europe and the US on people who have suffered a cardiac arrest and "come back to life".

"They'll describe watching doctors and nurses working and they'll describe having awareness of full conversations, of visual things that were going on, that would otherwise not be known to them," he told Live Science.

Their recollections were also verified by medical staff who reported their patients could remember the details.

Death, in a medical sense, is when the heart stops beating and cuts off blood supply to the brain.

This means the brain's functions also stop and can no longer keep the body alive.

Dr Parnia explained that the brain's cerebral cortex — the so-called "thinking part" of the brain — also slows down instantly, and flatlines, meaning that no brainwaves are visible on an electric monitor, within two to 20 seconds.

This eventually results in the death of the brain.

SOUL SEARCHING Researchers claim that humans have souls which can live on after death

Dr Parnia and his colleagues are also observing how the brain reacts during a cardiac arrest to determine how much of these experiences relate to brain activity.

"At the same time, we also study the human mind and consciousness in the context of death, to understand whether consciousness becomes annihilated or whether it continues after you've died for some period of time — and how that relates to what's happening inside the brain in real time," he said.

It is not the first time brain activity after death has been recorded.

In March, doctors at a Canadian intensive care unit discovered that one person had persistent brain activity for up to 10 minutes after they turned off their life support machine, but three others did not.

For more than 10 minutes after the medics declared the person clinically dead, brain waves, like those we experience in our sleep, continued to occur.

The researchers also found the experience of death can be very different for individual patients.

Each patient recorded different electroencephalographic (EEG) measures - the electrical activity in the brain - both before and after death.


Უყურე ვიდეოს: ელენე ხოშტარია მაყურებლის პირისპირ (დეკემბერი 2021).