Elektrik Sinyaller Bizi Nasıl Etkiler?

Elektrik Sinyalleri Nedir?

Peki, yaptığınız her şey, yürüyüşten hayal etmeye kadar, elektrik sinyalleriyle kontrol edilir veya düzenlenir. Bu minik uyarılar, sinir sisteminizden geçerek bilgileri iletir ve karmaşık kararların alınmasına izin verir. Elektriksel aktivitenin merkezi beyinde ve oradan da sinirler vücudun her köşesine yayılıyor. Bu elektriksel sinyallerin önemi, yaralanmanın sinir sisteminin herhangi bir kısmına etkisi ile ortaya çıkar ve bu da genellikle geri dönüşümsüz felce yol açar. En yaygın travma omurilikte bir hasarı içerir. Dünya çapında, omurilik yaralanması her yıl yaklaşık 130.000 yeni vaka ile yaklaşık 2,5 milyon insanı etkilemektedir.

Elektrik sinyallerini okumak ve yazmak için bir yol bulabilirsek, başka bir deyişle sinir sisteminin dilini anlayabilirsek, vücuda dijital bir arayüzümüz olur. İmplante edilen bir cihaz omurilik hasarı ile kalan boşluğu köprüleyebilir. Ve sadece bu tür teknolojiden faydalanacak olan omurilik yaralanmaları olan insanlar değil. Pankreasın daha fazla insülin üretmesini emredebiliriz ya da haplara başvurmaya gerek kalmadan kalp hızını yükseltebilir veya azaltabiliriz. Luigi Galvani, elektriğin hayatın normal işleyişinde bir miktar rol oynayabileceğini fark eden ilk bilim adamlarından biriydi. Bunu 1791’de kurbağalar üzerinde deneyler yaparak, bacaklarını elektrikle yaparak keşfetti. Bir asır sonra, yapay bir kalp pili fikri ilk önce düşünülmüştü.

Bugün biyoelektronik son derece aktif bir araştırma alanıdır, ancak Galvani ilk kurbağalarını dansından bu yana iki asırda hala sinir sistemi ile etkileşime giren sadece bir avuç ticari olarak satılan cihaz vardır. En yaygın olanı, ilk olarak 1958’de implante edilen bir cihaz olan kalp pili. Hasta hem cerrahı hem de icat eden mühendisliği geride bıraktı. Yeni cihazlar için umut verici bir hedef vagus siniri. Boynunuzun her iki tarafına uzanan bu sinir, birçok organla bağlantılıdır ve bunu uyaran cihazlar, romatoid artrit ve alkolizm gibi hastalıkların tedavisinde kullanılabilir. Önemli başarı hikayelerinden biri, ilaca dirençli epilepsiyi tedavi etmek için bir cihaz olmuştur. LivaNova tarafından yapılan bu cihaz, 100.000’den fazla kişi tarafından kullanılmıştır. Her gün 24 saat düzenli aralıklarla küçük elektrik impulsları uygulayarak beyinde nöbetlere neden olan anormal elektriksel aktiviteyi önlemeye yardımcı olur. Bu dürtüleri vagus siniri ve beyne ilerler.

Bu cihazla donatılmış hastaların% 40’ından fazlası nöbet sayısını yarıya indirmektedir. Bununla birlikte, sabit stimülasyon ağrı, baş ağrıları ve nefes darlığı gibi istenmeyen yan etkilere neden olabilir. Vagus siniri elektrikle uyarmak, açıkça faydalı olsa da, hala oldukça ham bir yaklaşımdır. Siniri uyandırmak, bir konuşmaya katılmak yerine bir talimat vermek gibidir. Sinirlerde seyahat eden mesajları kaydedebilseydik çok daha güçlü olurdu. Bu mesajlar bizi epilepsi nöbetinin başlangıcına karşı uyarabilir ve mevcut sistemin istenmeyen yan etkilerini azaltan isteğe bağlı uyarımı etkinleştirebilir. Bununla birlikte, sinyaldeki sinyalleri kaydetmek kolay değildir. Vagus siniri on binlerce nöron içerir ve her elektrik sinyali inanılmaz derecede zayıftır ve tespit edilmesi zordur.

Bununla birlikte, kaslardan gelen sinyallerin, sinirler içindeki sinyallerden genellikle 100 kat daha büyük olması gerçektir. Yaklaşan bir nöbetin tespit edilmesi için, örneğin, implante edilmiş bir cihazın aynı anda bir diğerinden küçük bir sinyali kaydedebilmeli ve tanımlayabilmelidir. Bu bir rock konserinde olmaktan ve stadyumun diğer tarafındaki bir konuşmayı dinlemekten farklı değildir. Bu zorluklara rağmen, bilim insanlarının, doktorların ve mühendislerin devam eden çalışmaları biyoelektronik tıbbın hayalini gerçeğe dönüştürmeye başlıyor. Elektrot teknolojisindeki ilerlemeler, sinyal işleme ve implant tasarımı tüm önemli bir rol oynamıştır. Vagus siniri ile yapılan yeni kayıtlar, solunum bozukluklarını tedavi eden cihazların tasarımında hayati olabilecek nefesle ilgili bilgileri çözmüştür.

Luigi Galvani’nin kurbağalarını dans etmesinden iki yüzyıldan sonra, sinirsel arayüzlerin gerçek olasılıkları nihayet gerçekleşmeye başladı. Ve vagus sinirleri tek hedef değildir. İngiltere’de yapılan araştırmalar, sakral sinirlerden sinyaller kaydederek omurilik zedelenmesi olan hastalara mesane kontrolünü yeniden düzenlemeyi amaçlamaktadır ve dünya çapında doğrudan hastanın düşünceleri tarafından kontrol edilen protez uzuvlar yaratmak için yenilenmiş bir çaba vardır. Elektrik konvansiyonel ilaçların yerini tutamaz, ancak çok uzak olmayan bir gelecekte bunları kesinlikle tamamlayacaklardır.