简历阅读 -思维控制直升机和大便的愈合力

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思维控制直升机和大便的愈合力

今天的医学科学五个不太可能突破。

科学史因在他们出现的时代而言时似乎不太可能。感染......由Lina Zeldovich

T他的科学历史与医疗突破打折不断,在他们出现的时刻似乎不太可能。在20世纪之前,简单的切割或喉咙痛的感染余地浪费数百万人。治愈在哪里?当然,在20世纪20年代,没有人想象它是来自在伦敦教授的实验室的培养皿上形成的绿色模具。但是青霉素的故事象征着改变世界的不太可能的事件。它还让我们想知道医学科学今天不太可能的治疗。当然,答案是许多人,但我们将列表缩小到五个具有潜在广泛应用的显着发展。


大便的力量

人类粪便是早期文明的祸害,导致疾病和死亡。所以它听起来不太可能,听起来很狡猾,报告大便有能力愈合。令人惊讶的是,人类粪便物质含有量含量愈合特性的微生物。

2008年,美国医生将人粪员移植到患有由细菌引起的抗生素抗性肠道感染的明尼苏达州的妇女中,Clostridium艰难术.这是医护人员最后的手段。几天之内,病人的感染就消失了。“我没有预料到,”Janet Jansson说,她是劳伦斯伯克利国家实验室的微生物生态学家,参与了这个案子的研究。“但这是一种范式转变,你可以把一个微生物群落建立在一个新的宿主上。”

Poop Cured代表了“细菌疗法”的生长领域,其通过将微生物从健康个体移植到生病的人中。(明尼苏达案件中的粪便来自患者的丈夫。)我们的“微生物组”,生活在我们身体和身体上的微生物的收集在我们的福祉中起着至关重要的作用。在成年人中,微生物细胞比人细胞更多。我们的微生物群落中的不平衡会导致健康问题和感染。大多数感染是用抗生素治疗,抗生素会破坏细菌,通常具有副作用。

加州大学戴维斯基因组中心(University of California, Davis Genome Center)研究微生物的乔纳森·艾森(Jonathan Eisen)说,细菌疗法不会一刀切,因为每个人都是独一无二的,而人类的微生物群落也是多样的。“但通过移植治疗某些疾病的潜力是巨大的,无论是直接来自捐赠者,还是以实验室可控的方式。”


抹去糟糕的回忆

它制作了一部很棒的电影,但它肯定似乎不太可能一尘不染的心灵的永恒阳光当时,金·凯瑞与凯特·温斯莱特的爱情痛苦记忆被波希米亚式大脑技术人员在纽约一间肮脏的公寓里抹去。但减轻创伤记忆的情感打击并非电影幻想。麦吉尔大学(McGill University)研究记忆的行为神经科学教授卡里姆·纳德(Karim Nader)解释说,阳光可以让乌云密布的大脑恢复活力。

每个记忆纳迪尔说,被“提起”到你大脑中的不同地方。您的Amygdala记录了记忆的情感方面,而海马保留其认知部分。为了实现这一目标,大脑的所有区域的神经元都必须产生新的蛋白质,成为“新记忆的身体声明”,基本上是其构建块。这就是为什么新的记忆不会立即“挽救”。“在大脑进入大脑需要大约四个小时,”纳伯说。

减轻创伤记忆的情感打击不是电影幻想。阳光可以恢复一片
多云的头脑。

如果新记忆是创伤的,则可以通过防止杏仁核蛋白质形成“取出”其情绪部分。前额叶皮质可以像表达情绪的制动一样。“曾经认为这是不可能的人,”纳迪尔说。但是,如果在创伤的时间内给出,普萘洛尔,最初用于治疗高血压的药物,已被证明减少创伤后应激障碍(PTSD)。阻断蛋白质在杏仁蛋白中形成不会影响其他大脑区域的有意识内存储存的机制,因此该人仍然会记住该活动。Nader解释说,只有其创伤强度才会减少。

然而,纳德说,当记忆被提取时,它们通常会被记录回大脑。这就给了科学家更多的机会来干扰蛋白质的产生。最近的一项研究表明,当创伤后应激障碍患者在回忆并详细写下他们的痛苦经历后立即服用心得安,他们的症状会减轻。纳德说:“我们发现,患有30年创伤后应激障碍的人,他们的创伤记忆降低到了非创伤后应激障碍的水平。”他补充说,通过记忆疗法,PTSD可能有一天会成为过去。“我认为我们已经很接近了,”他说。


骨头,订购

骨头可以破碎,由合成材料制成,或从我们身体中的其他骨骼雕刻。但成长新骨头?这只是不会发生的。到目前为止。哥伦比亚大学的科学家们表明他们可以让骨头订购。

“组织工程师”,努力种植新器官的人,包括心脏,从干细胞,几十年来运作。但是,鉴于他们不同的密度和形状,创造新的骨骼是“更复杂”,哥伦比亚大学生物医学工程系Gordana Vunjak-Novakovic说。在他们的第一个实验中,“骨工程师”开始小,带面部骨骼。最近,Vunjak-Novakovic and Sidney Eisig在哥伦比亚大学医学中心的颅面外科教授,耳朵位于耳朵的颚骨部分 - 垂直拉米和髁突上,并成功地将它们植入猪中。

创造新骨骼将使医生能够避免在患者中雕刻它们的伤害过程。它将绕过一些患者的潜在拒绝合成骨骼。要创建新的有机骨骼,哥伦比亚队伍在脚手架中播种的干细胞 - 一块剥离所有细胞材料的动物骨头,并通过生长骨雕刻在所需的形状和泵送的营养物中,以将它们输送到内部的细胞.由于新的骨骼由叫做成骨细胞的特殊细胞形成,因此旧的脚手架被其对应物溶解的骨质糖溶液溶解。结果是一个完全可行的活骨。通过缩放,相同的技术可用于种植任何其他骨骼,包括椎骨。“如果它在脸上工作,它可以在身体的其他部分工作,”艾西格说。


Lilliputian外科医生

想象一下微小的机器人外科医生穿过你的身体进行维修。它是在尖叫的情况下。Scientists and surgeons at Columbia University and Vanderbilt University have built Insertable Robotic Effector Platform (IREP), which can enter the body through a single 15 millimeter incision, unfold from its capsule, and, following a surgeon’s instructions, move toward a particular organ to execute surgical tasks, such as clamping arteries and tying sutures.

iREP已经经历了几个发展阶段。首先,哥伦比亚大学计算机科学家彼得·艾伦设计了可插入的相机,可插入,削减,培养,并随后从腹部内部移动手术器械的动作,并将其视觉投射到电脑屏幕上。为了测试它,外科医生Dennis Fowler在猪模型上进行了许多阑尾切除术,肾镜和其他操作。然后,在Vanderbilt大学的机械工程师Nabil Simaan配备IREP,用两条蛇形的武器,由一系列椎骨与电线一起建造,可以弯曲和扭曲所需方向的臂。Simaan还给了IREP手腕和夹具来操纵物体。使用标准的腹腔镜手术考试环境测试IREP,所有外科医生必须通过董事会认证。它通过了测试,但尚未用于人类。

Fowler表示,IREP在组织和器官在组织和器官进行操纵方面的灵巧可能比外科医生的标准腹腔镜刺刀和分区更好。它还可以降低更多侵入性手术中的切口的大小和数量。


思维控制直升机

据近几步前,几乎没有希望那些瘫痪的人能够尽可能简单地拿起一瓶水。但是因为它可能听起来不可能,瘫痪的人现在可以用他们的想法控制机器人。

最近,几个科学团队已经试验了脑-机接口,一种可以将人们的意图转移到机器人设备上的电子设备。但这些实验通常需要侵入性的方法:采集神经元电活动的电极必须通过手术植入大脑,并保持在那里。

2013年6月,明尼苏达大学何斌教授和他的团队展示了首个非侵入性脑机接口。他们使用脑电图的方法捕捉神经元的脉冲,这种方法通过配备电极的头盖帽记录人的头皮上的大脑活动。参与者操纵一架玩具四轴飞行器(一种遥控直升机)在房间里飞行,在他们的脑中想象它的复杂运动。他们的精神指挥是最重要的。

EEG方法并不实际,因为大脑产生各种脑波和解码,即大脑外的“噪音”很难。“挑战是如何在背景脑波中埋入的人类”意图“的这些极其弱势信号,并可可靠地解释它用于设备的实时控制,”他说。通过放大一个特定类型的波,称为感觉电流节奏 - 当我们想象各种动作时,在大脑的皮层中产生的节奏电脉冲,就像将Quadcopter移动到右侧或向上 - 科学家能够将大脑波转化为命令。然后通过Wi-Fi向Quadcopter发送从EEG解码的控制信号以引导其飞行。“只有EEG电极可以完成这项复杂的任务,”他说。该技术将使瘫痪的人能够控制没有脑外手术的机器人肢体。有一天会允许任何人戴上电子骷髅帽,并用他的思想飞行遥控直升机吗?那些会是可怕的想法。

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