هدف محققان ایجاد اولین نقشه تشریحی در نوع خود از عصب واگ است. استاوروس زانوس از مؤسسه تحقیقات پزشکی فاینشتاین، یک مطالعه تحقیقاتی سه ساله به نام بازسازی آناتومی واگ (REVA) را به همراه همکارانش هدایت می‌کند. پروژه تحت حمایت NIH قصد دارد نقشه را با جامعه علمی بزرگتر به اشتراک بگذارد تا به پیشرفت‌های جدیدی در زمینه‌ی پزشکی بیوالکترونیک منجر شود.

درک عمیق‌تر می‌تواند منجر به راه‌های جدیدی برای درمان بیماری شود

واگ یکی از طولانی‌ترین و پیچیده‌ترین عصب‌ها است که از ساقه‌ی مغز تا شکم و بسیاری از اندام‌های اصلی بدن امتداد دارد و شامل هزاران فیبر حرکتی و حسی در دسته‌هایی هست که شاخه‌هایی را تشکیل می‌دهند که به اندام‌هایی مانند قلب، ریه‌ها، کبد و روده‌ها می‌رسند. دلیل اهمیت عصب واگ این است که به طور مداوم مقادیر زیادی اطلاعات را بین مغز و اندام‌های محیطی ارسال می‌کند و به عنوان "بزرگراه ارتباط" اصلی بین مغز و بدن عمل می‌کند.

مغز اطلاعات مربوط به هر اندام را جمع آوری، اطلاعات را پردازش و عملکرد اندام‌ها را کنترل می‌کند. همه اینها از طریق اعصاب رخ می‌دهد و واگ نقش مهمی در هموستازی دارد. همچنین به نظر می رسد که نقش مهمی در بیماری‌هایی که بر این اندام‌ها تأثیر می‌گذارد، ایفا می‌کند. زانوس گفت، همانطور که مکانیسم‌های بیماری بیشتر و بیشتر مورد مطالعه قرار می‌گیرند، متوجه شده‌ایم که نحوه ارتباط مغز با اندام‌ها در هنگام بیماری تحت تأثیر قرار می‌گیرد، و در برخی موارد خود ارتباط، مسئول بیماری است.

او و همکارانش علاقه مندند تا با به تصویر کشیدن نحوه‌ی چیدمان فیبرهای حرکتی و حسی، چگونگی نقش واگ در بیماری‌ها را بیاموزند. امید این است که با نقشه‌برداری از عصب تا رشته‌های منفرد آن، بفهمیم که واگ چگونه عملکرد اندام سالم را کنترل می‌کند و چگونه در شرایط مؤثر بر اندام‌ها نقش دارد، که در نهایت می‌تواند به روش‌های جدیدی برای درمان بیماران منجر شود.

نمای کلی پروژه گام به گام

این تحقیق مکان‌ها و مسیرهای رشته‌های عصبی و دسته‌های عصبی را در سراسر عصب واگ و شاخه‌های آن تشریح، تصویر و نقشه‌برداری می‌کند. (اگرچه معمولاً به عنوان یک عصب منفرد نامیده می‌شود، ولی واگ در واقع از دو عصب - یک واگ چپ و یک واگ راست - تشکیل شده است و این پروژه قصد دارد هر دو را ترسیم کند.)

از آنجایی که این کار مستلزم کار با جزئیات باورنکردنی روی خود اعصاب است، محققان به اعصاب جمع آوری شده از 30 جسد انسانی که برای تحقیقات علمی اهدا شده‌اند، تکیه خواهند کرد. آناتومیستی که انشعاب و نحوه حرکت واگ بین اندام‌ها و حفره‌های مختلف را درک می‌کند، اعصاب را «یک به یک، شاخه به شاخه» جدا می‌کند و قسمت‌های مختلف را در طول مسیر برچسب‌گذاری می‌کند.

سپس مجموعه‌ای از روش های تصویربرداری با رزولوشن بالا به کار گرفته می‌شود. به گفته زانوس، یک اسکنر «میکرو سی‌تی» به تیم این امکان را می‌دهد تا ساختار سه‌بعدی این شاخه‌ها و عصب واگ را با وضوح بسیار خوبی ببیند.

در مرحله بعد، آنها از روش‌های دیگری که امکان مشاهده الیاف جداگانه را فراهم می‌کند، استفاده می‌کنند. او توضیح داد که صدها هزار مورد از آنها در عصب واگ وجود دارد، اما میکروسکوپ‌ها و مواد شیمیایی قدرتمندی که قسمت‌های مختلف آن الیاف را رنگ می‌کنند، تصویربرداری از الیاف منفرد و درک عملکرد آنها را ممکن می‌سازد.

اسکن «میکروسی‌تی» و روش‌های میکروسکوپی بافت‌شناسی حجم عظیمی از داده‌ها را تولید می‌کنند که تجزیه و تحلیل دستی آن برای یک انسان یا بسیاری از انسان‌ها غیرممکن است؛ اینجاست که ابزارهای هوش مصنوعی وارد عمل می‌شوند. این تیم مجموعه کاملی از الگوریتم‌ها و ابزارهایی را دارد که یا توسعه داده‌اند یا در چند سال آینده توسعه خواهند داد.

یک تیم کامل از محققان در حال کار روی این جنبه از ایجاد الگوریتم‌هایی هستند که می‌توانند داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنند و اطلاعات را به روش‌هایی استخراج کنند که دانشمندان، مهندسان و پزشکان را قادر می‌سازد تا آنچه را که می‌بینند درک کنند.

مرحله نهایی گردآوری اطلاعات مفید از این مجموعه داده گسترده است که جامعه علمی و عموم مردم می توانند با آن تعامل داشته باشند.

چگونه جامعه علمی بزرگتر سود می‌برد؟

ما در حال حاضر درک محدودی از این که کدام بخش از عصب واگ مسئول کدام عملکرد است، داریم. امید این است که مجموعه داده، ابزار تصویرسازی و ابزارهای ارائه برای درک عملکرد عصب واگ در سلامت و بیماری استفاده شود. او گفت: «اما فکر می‌کنم دلیل اصلی هیجان‌انگیز بودن ما در مورد این موضوع، پتانسیل استفاده از این دانش، این مجموعه داده، در طراحی دستگاه‌های بیوالکترونیک بهتر و پیشرفته‌تر است.

او توضیح داد: «در حال حاضر دستگاه‌هایی در بازار وجود دارد که واگ را با انرژی الکتریکی تحریک می‌کنند و تأییدیه FDA را برای درمان بیماری‌هایی مانند صرع و افسردگی دارند. با این حال، این دستگاه‌ها بدون دانش دقیق از ساختار عصب واگ طراحی شده‌اند. انتظار می‌رود دانش جدید تولید شده در طول این پروژه به توسعه ابزارهای بهبود یافته کمک کند که قادر به تغییر نحوه ارتباط واگ هستند.

و از آنجایی که واگ در بسیاری از اندام‌ها و بیماری‌های مختلف درگیر است، او معتقد است: «ما نباید خود را فقط به بیماری‌های مغزی یا فقط به صرع و افسردگی محدود کنیم.» همین فناوری به طور بالقوه می‌تواند برای درمان سایر مشکلات از جمله بیماری‌های خودایمنی، قلبی عروقی و متابولیک مختلف مورد استفاده قرار گیرد. هنگامی که سازماندهی عصب بهتر شناخته شود، امیدواریم دستگاه‌های نسل بعدی بتوانند عملکرد دقیق‌تری را هدف قرار دهند تا بیماران مبتلا به یک بیماری خاص با دستگاهی متفاوت نسبت به بیماران دیگر درمان شوند.

کوین تریسی، رئیس و مدیر عامل مؤسسه فاینشتاین، عصب واگ را یک "بزرگراه بزرگ" نامید که اطلاعات را بین مغز و بدن در هر دو جهت منتقل می‌کند. او همچنین خاطرنشان کرد که این عصب قادر است سیستم ایمنی را خاموش و روشن کند. او در یک بیانیه خبری گفت: این تحقیق دانشِ بنیادی جدیدی را ایجاد می‌کند که درک ما را از عصب واگ انسان تغییر می‌دهد و راه های جدیدی را برای هک کردن عصب واگ و درمان بیماری با دستگاه‌های بیوالکترونیکی باز می‌کند.

توسعه درک عمیق‌تر از نقش عصب واگ در پردازش بیماری احتمالاً منجر به درمان‌ها و استراتژی‌های جدیدی برای طیف وسیعی از بیماری‌ها خواهد شد. علاوه بر این، احتمالاً اهمیت تحریک این عصب را به عنوان یک درمان در بسیاری از بیماری‌ها تأیید می‌کند.

زانوس گفت که این پروژه بخشی از برنامه تحریک کننده‌ی فعالیت محیطی برای تسکین شرایط NIH است که چند سالی است فعال بوده است و تازه وارد فاز دوم خود می‌شود، که با هدف انتقال دانش تولید شده در سال‌های اخیر - عمدتاً در مدل‌ها و فناوری‌های حیوانی - برای درک عملکرد واگ در انسان‌ها طراحی شده است.

این پروژه درک ما را از فعل و انفعالات اندام عصبی تغییر می‌دهد، به امید اینکه پزشکی بیوالکترونیک را به سمت درمان‌هایی که قادر به تغییر زندگی مردم هستند، سوق دهد. هدف «تحریک نسل بعدی درمان‌های نورومدولاسیون با توسعه سیستماتیک نقشه‌های مدار عصبی عملکردی و تشریحی با وضوح بالا از واگ و سایر اعصاب» است. چند شاخه در این مرحله بعدی وجود دارد. یکی به دنبال درک اثرات تحریک واگ در انسان با دستگاه‌های موجود است و دیگری توسعه فناوری‌هایی برای تحریک واگ و سایر اعصاب محیطی با دستگاه‌های درجه بالینی.

هدف نهایی کمک به شرکت‌ها، کمک به پزشکان، کمک به دانشمندان و مهندسان برای ساختن نسل بعدی دستگاه‌هایی است که می‌توانند درمان‌های بسیار هدفمند، مؤثر و ایمن را برای افراد مبتلا به بیماری‌های متعدد ارائه کنند. از دیابت، فشار خون بالا و نارسایی قلبی گرفته تا بیماری‌های مختلف مغز.

برای مشاهده متن کامل مقاله کلیک کنید.