Του Νίκου Βελιώτη,
Η πλειοψηφία των δεδομένων για την αρχιτεκτονική των νευρικών δίκτυών και η ανατομία του εγκεφάλου προέρχονται από μεταθανάτιες μελέτες εγκεφάλων πειραματόζωων με υψηλό ερευνητικό ενδιαφέρον. Ωστόσο, στο συνεχώς εξελισσόμενο τοπίο των νευροεπιστήμων και της ιατρικής, η αυτοσυναρμολογούμενη βιοηλεκτρονική στέκεται ως γέφυρα ανάμεσα σε πολλά επιστημονικά πεδία και επιχειρεί να ερμηνεύσει λεπτομερώς την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου.
Η λογική πίσω από το συγκεκριμένο πεδίο βασίζεται στο γεγονός ότι τα βιομόρια που απαρτίζουν έναν ζωντανό οργανισμό, καθώς και οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν, επρόκειτο ουσιαστικά για κινήσεις ηλεκτρονίων, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. Η βιοηλεκτρονική παρεμβαίνει σε αυτό το μονοπάτι, δίνοντας στον άνθρωπο την ενδελεχή ανάλυση, παρακολούθηση και ρύθμιση όλων των βιολογικών διεργασιών σε έναν οργανισμό, από ηλεκτρονικές συσκευές. Η αλληλεπίδραση αυτών των συσκευών με μόρια όπως ένζυμα, ορμόνες, νευροδιαβιβαστές παρέχει εξαιρετικά ακριβείς και εξατομικευμένες λύσεις. Η πρώτη γνωστή μελέτη βιοηλεκτρονικής έλαβε χώρα τον 18ο αιώνα όταν ο επιστήμονας Luigi Galvani εφάρμοσε ηλεκτρική τάση σε ένα ζευγάρι αποκολλημένα πόδια βατράχου. Τα πόδια κινήθηκαν, πυροδοτώντας τη γένεση της βιοηλεκτρονικής. Η πιο οικεία εκπρόσωπος της συγκεκριμένης επιστήμης είναι η συσκευή του βηματοδότη, η οποία έχει βοηθήσει εκατομμύρια συνανθρώπους μας.
Όσον αφορά την αυτοσυναρμολογούμενη βιοηλεκτρονική, αυτή προχωρά τις αρχές της βιοηλεκτρονικής ένα βήμα παραπάνω αντλώντας έμπνευση από τις διαδικασίες πραγμάτωσης και αυτοοργάνωσης της ίδιας της φύσης. Πρόκειται για συσκευές οι οποίες αλληλεπιδρούν με το βιολογικό σύστημα αυθόρμητα ακολουθώντας και μιμούμενες τις βιοχημικές πορείες του εκάστοτε βιολογικού συστήματος. Ένα πρόσθετο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου πεδίου σε σχέση με τον προπάτορά του είναι η ικανότητα βιοσυμβατότητας. Με πιο απλά λόγια, η συσκευή δεν αναγνωρίζεται ως ξένο σώμα. Χρησιμοποιώντας τα υπάρχοντα βιοχημικά μονοπάτια οι συσκευές αυτές αυτό-οργανώνονται και οι ίδιες καθοδηγούν την συναρμολόγησή τους. Είναι πραγματικά εντυπωσιακός ο τρόπος που λειτουργούν, ενώ είναι ακόμα πιο εντυπωσιακές οι μελλοντικές εφαρμογές και δυνατότητες, ακόμα και σε ιστούς όπως ο εγκέφαλος.
Η εντυπωσιακή αυτή τεχνολογία εφαρμόζεται για να δώσει λύσεις στα πολλά αδιέξοδα της αντιμετώπισης πολλών διαταραχών που σχετίζονται με την εγκεφαλική λειτουργία.
- Νευρική προσθετική: Τα αυτοσυναρμολογούμενα βιοηλεκτρονικά μπορούν να επιτρέψουν τη δημιουργία πρόσθετων νευρικών κυττάρων που ενσωματώνονται άψογα με τον εγκέφαλο, αποκαθιστώντας τις χαμένες αισθητηριακές ή κινητικές λειτουργίες σε άτομα με αναπηρία.
- Θεραπείες νευρολογικών διαταραχών: Τα αυτοσυναρμολογούμενα βιοηλεκτρονικά μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να στοχεύουν συγκεκριμένα νευρωνικά κυκλώματα και να παρέχουν ακριβή ηλεκτρική ή χημική διέγερση. Αυτό έχει τεράστιες δυνατότητες για τη θεραπεία νευρολογικών διαταραχών όπως η επιληψία, η νόσος του Πάρκινσον ή η κατάθλιψη.
Ακόμα μπορεί να αξιοποιηθεί και σε πιο εντυπωσιακά πρότζεκτ που δεν σχετίζονται με περιπτώσεις ιάσης, αποτελούν όμως αναπόσπαστο κομμάτι της επιστημονικής ανέλιξης. Για παράδειγμα το BCI (Διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή) δίνει τη δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ ενός υπολογιστή και του εγκεφάλου. Η εφαρμογή αυτή συνεισφέρει στην συλλογή πολύτιμων δεδομένων για την αποκωδικοποίηση του νευρικού λαβύρινθου στο κεφάλι μας. Αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο ελέγχουμε υπολογιστές, ρομποτικά συστήματα ή ακόμα και να επικοινωνούμε με άλλους μόνο μέσω της σκέψης!
Στο πνεύμα αυτό, το μέλλον φαντάζει ευοίωνο και αναμένεται να είναι γεμάτο επαναστατικές καινοτομίες. Ήδη το BCI χαράζει τον δρόμο για παρεμβάσεις που θα βελτιώνουν την εγκεφαλική λειτουργία στο επίπεδο γνωστικών λειτουργιών, διατήρησης της μνήμης και των ικανοτήτων μάθησης. Επιπλέον αποτελεί σημαντικό εφόδιο της εξατομικευμένης ιατρικής, στην οποία με βάση τα χαρακτηριστικά του κάθε εγκέφαλου θα χορηγείται το κατάλληλο φάρμακο στη κατάλληλη δόση. Επίσης θα πραγματοποιούνται επεμβατικές διαδικασίες, αποφεύγοντας την παραδοσιακή χειρουργική και τις πολλές επιπλοκές της. Ο μόνος περιοριστικός παράγοντας για την περαιτέρω ανάπτυξη του συγκεκριμένου κλάδου είναι η ανθρώπινη φαντασία και ευρηματικότητα και ίσως η μονοπωλιακή πολιτική κέρδους των φαρμακοβιομηχανιών.
Εδώ είναι όμως που αρχίζουν τα θέματα βιοηθικής. Όπως κάθε μεγαλεπήβολη καινοτομία και τεχνολογία, άπτεται ηθικών περιορισμών. Το απόρρητο του εγκεφάλου, του πυρήνα της αυτοσυνείδησής μας και της μοναδικότητας μας είναι πλέον ανοιχτό και ευάλωτο. Η πρόσβαση στις συγκεκριμένες τεχνολογίες, εξαιτίας της σπουδαιότητας της και επομένως την τιμή της, θα γίνει ένα αντικείμενο ελιτισμού. Η υπεύθυνη και δίκαιη χρήση αυτής της τεχνολογίας, θα αποτελέσει ένα πολύτιμο εργαλείο για την ανθρωπότητα. Καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να εξερευνούν αυτό το δυναμικό πεδίο, μπορούμε να προβλέψουμε καινοτομίες που θα επαναπροσδιορίσουν τη σχέση μας με τον εγκέφαλο και θα ανοίξουν το δρόμο για νέους ορίζοντες στη νευροεπιστήμη και την ιατρική.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- New self-assembly method creates bioelectronics out of microscopic structures, U Chicago News. Διαθέσιμο εδώ
- Therapy using implanted organic bioelectronics, PubMed. Διαθέσιμο εδώ
- In situ assembly of bioresorbable organic bioelectronics in the brain, nature. Διαθέσιμο εδώ
- Brain Computer Interface (BCI) System Overview & Applications, how2electronics. Διαθέσιμο εδώ
