استفاده از اپتوژنتیک برای کنترل عضلات با کمک نور

محققان با استفاده از ابتوننتیک روش جدیدی را توسعه دادند که با استفاده از آنها می‌توان پروتزهای پیشرفته و ربات‌های بیو هیبرید ساخته و از آن برای کنترل عضلات استفاده کرد.

به گزارش سرویس اخبار فناوری و تکنولوژی تکنا، افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی یا فلج نیاز دارند تا بتوانند با استفاده از یک ساز و کار منظم و با دقت عضلات خود را کنترل کنند. این موضوع برای این افراد اکنون به یک رویا غیر ممکن تبدیل شده است. به همین دلیل محققانه موسسه فناوری ام آی تی روش جدیدی را برای استفاده از نور برای تحریک عضلات کنترل طبیعی تر و مقاوم‌تر آنها ارائه کرده‌اند.

طبق گزارش‌های منتشر شده در حال حاضر دانشمندان برای فعال کردن مصنوعی ماهیچه‌ها از تحریک الکتریکی برای افراد دارای اختلال در عملکرد حرکتی استفاده می‌کنند. اگرچه این روش می‌تواند پیشرفت‌های قابل توجهی را برای توانبخشی و استفاده از اندام‌های مصنوعی ایجاد کند اما همواره با مشکلاتی همراه است. به عنوان مثال سیگنال‌های الکتریکی باعث خستگی بیش از اندازه عضلات شده و همچنین امکان ایجاد کنترل دقیق و مورد نیاز برای کارهای ماهرانه مانند گرفتن اجسام را ندارند. از این رو ابتوژنتیک می‌تواند با استفاده از نور برای کنترل سلول‌های اصلاح شده ژنتیکی مورد استفاده قرار بگیرد.

در این روش پروتئین‌های حساس به نور به نام اپسین‌ها استفاده خواهند شد. با استفاده از این پروتئین‌ها و وارد کردن آنها به نورون‌های خاص به دانشمندان اجازه می‌دهد تا سلول‌های مورد نظر را به سادگی با استفاده از تابش نور فعال یا مهار کنند. اگرچه اپتوژنتیک باعث تحول در علوم اعصاب شده اما تاکنون از آن برای کنترل عضله استفاده نشده است.

فرضیه مطرح شده توسط موسسه ماساچوست کمک می‌کند تا علاوه بر استفاده از نور برای تحریک عضلات از آنها در برابر خستگی در مقایسه با روش تحریک الکتریکی جلوگیری کند. این محققان این روش را روی سویه ای از موش‌ها به کار برده‌اند که در آنها به طور ژنتیکی پروتئین‌های حساس به نور در نورون‌های حرکتی مهندسی شده استفاده شده بود. محققان برای رسیدن به یک کنترل طبیعی تقویت شده یک مدل محاسباتی ایجاد کردند که در آن امکان پیش‌بینی روابط پیچیده و غیرخطی بین تحریک‌های نوری و تولید نیروی عضلانی وجود دارد. این فناوری می‌تواند در آینده کاربردهای بالقوه‌ای داشته باشد. به طور مثال افراد دارای فلج اندام یا مشکلات عصبی برای انجام مهارت‌های حرکتی ظریف می‌توانند از این روش استفاده کنند. همچنین اندام‌های مصنوعی با حرکات واقعی‌تر و بدون خستگی کار خود را ادامه خواهند داد.