Terapi Stimulasi Otak Dalam telah membuktikan pilihan pengobatan yang tak ternilai bagi pasien yang menderita penyakit yang melemahkan seperti Parkinson. Namun, itu – dan teknologi saudaranya, antarmuka komputer otak – saat ini mengalami kekurangan kritis: elektroda yang mengubah pulsa elektron menjadi sinyal bioelektrik tidak cocok dengan jaringan otak di sekitarnya. Dan di situlah orang-orang dengan jas lab dan memegang cumi-cumi masuk! Dalam We Are Electric: Inside the 200-Year Hunt for Our Body’s Bioelectric Code, and What the Future Holds, penulis Sally Adee menyelidiki penelitian selama dua abad ke dalam cabang penemuan ilmiah yang sering disalahpahami dan difitnah, membimbing pembaca dari karya perintis Alessandro Volta untuk aplikasi penyelamat hidup yang mungkin menjadi mungkin setelah dokter belajar berkomunikasi langsung dengan sel-sel tubuh kita.
Buku Hachette
Dikutip dari We Are Electric: Di Dalam Perburuan 200 Tahun untuk Kode Bioelektrik Tubuh Kita, dan Apa yang Dimiliki Masa Depan oleh Sally Adee. Hak Cipta © 2023. Tersedia dari Hachette Books, cetakan dari Hachette Book Group, Inc.
Hilang dalam terjemahan
“Ada asimetri mendasar antara perangkat yang mendorong ekonomi informasi kita dan jaringan dalam sistem saraf,” kata Bettinger kepada The Verge pada tahun 2018. “Ponsel dan komputer Anda menggunakan elektron dan menyebarkannya bolak-balik sebagai unit informasi dasar. . Namun, neuron menggunakan ion seperti natrium dan kalium. Ini penting karena, untuk membuat analogi sederhana, itu artinya Anda perlu menerjemahkan bahasanya.”
“Salah satu kesalahan dalam bidang ini sebenarnya adalah bahwa saya menyuntikkan arus melalui elektroda ini,” jelas Kip Ludwig. “Tidak jika saya melakukannya dengan benar, saya tidak melakukannya.” Elektron yang mengalir melalui kawat platinum atau titanium ke implan tidak pernah sampai ke jaringan otak Anda. Sebaliknya, mereka berbaris di elektroda. Ini menghasilkan muatan negatif, yang menarik ion dari neuron di sekitarnya. “Jika saya menarik cukup banyak ion dari jaringan, saya menyebabkan saluran ion tegangan terbuka,” kata Ludwig. Itu bisa – tetapi tidak selalu – membuat saraf menjadi potensial aksi. Dapatkan saraf untuk menembak. Itu saja — itu satu-satunya gerakan Anda.
Ini mungkin tampak berlawanan dengan intuisi: sistem saraf berjalan pada potensial aksi, jadi mengapa tidak mencoba menulis potensial aksi kita sendiri di atas potensial aksi otak sendiri? Masalahnya adalah upaya kami untuk menulis potensial aksi bisa sangat kaku, kata Ludwig. Mereka tidak selalu melakukan apa yang kita pikir mereka lakukan. Untuk satu hal, alat kami sama sekali tidak cukup akurat untuk hanya mengenai neuron yang tepat yang kami coba rangsang. Jadi implan berada di tengah sekumpulan sel yang berbeda, menyapu dan mengaktifkan neuron yang tidak terkait dengan medan listriknya. Ingat bagaimana saya mengatakan glia secara tradisional dianggap sebagai staf kebersihan otak? Nah, baru-baru ini diketahui bahwa mereka juga melakukan beberapa pemrosesan informasi—dan elektroda kikuk kita akan menembakkannya juga, ke efek yang tidak diketahui. “Ini seperti menarik sumbat bak mandi Anda dan hanya mencoba memindahkan salah satu dari tiga perahu mainan di air bak mandi,” kata Ludwig. Dan bahkan jika kita berhasil mengenai neuron yang kita coba, tidak ada jaminan bahwa rangsangan mengenainya di lokasi yang benar.
Untuk memasukkan elektroseutikal ke dalam pengobatan, kita benar-benar membutuhkan teknik yang lebih baik untuk berbicara dengan sel. Jika penghalang bahasa elektron-ke-ion merupakan penghalang untuk berbicara dengan neuron, itu adalah non-starter mutlak untuk sel yang tidak menggunakan potensial aksi, seperti yang kami coba targetkan dengan intervensi listrik generasi berikutnya, termasuk sel kulit, sel tulang, dan lainnya. Jika kita ingin mengontrol tegangan membran sel kanker untuk membujuk mereka kembali ke perilaku normal; jika kita ingin menyenggol arus luka di sel kulit atau tulang; jika kita ingin mengendalikan nasib sebuah sel punca—semua itu tidak dapat dicapai dengan satu-satunya alat kita untuk membuat api saraf menjadi potensial aksi. Kami membutuhkan perangkat yang lebih besar. Untungnya, ini adalah tujuan untuk bidang penelitian yang berkembang pesat yang ingin membuat perangkat, elemen komputasi, dan kabel yang dapat berbicara dengan ion dalam bahasa ibu mereka.
Beberapa kelompok penelitian sedang mengerjakan “konduksi campuran”, sebuah proyek yang tujuannya adalah perangkat yang dapat berbicara tentang biolistrik. Ini sangat bergantung pada plastik dan polimer canggih dengan nama panjang yang sering menyertakan tanda baca dan angka. Jika tujuannya adalah elektroda DBS yang dapat Anda simpan di otak selama lebih dari sepuluh tahun, bahan-bahan ini perlu berinteraksi dengan aman dengan jaringan asli tubuh lebih lama dari yang mereka lakukan sekarang. Dan pencarian itu masih jauh dari selesai. Orang-orang mulai bertanya-tanya: mengapa tidak melewatkan perantara saja dan benar-benar membuat barang ini dari bahan biologis alih-alih membuat polimer? Mengapa tidak belajar bagaimana alam melakukannya?
Sudah dicoba sebelumnya. Pada tahun 1970-an, muncul ketertarikan untuk menggunakan koral sebagai pengganti cangkok tulang. Alih-alih operasi ganda traumatis untuk mengambil jaringan tulang yang diperlukan dari bagian tubuh yang berbeda, implan karang bertindak sebagai perancah untuk membiarkan sel-sel tulang baru tubuh tumbuh dan membentuk tulang baru. Karang secara alami bersifat osteokonduktif, yang berarti sel-sel tulang baru dengan senang hati meluncur ke atasnya dan menemukan tempat yang nyaman untuk berkembang biak. Ini juga dapat terurai secara hayati: setelah tulang tumbuh di atasnya, karang secara bertahap diserap, dimetabolisme, dan kemudian dikeluarkan oleh tubuh. Perbaikan yang stabil telah menghasilkan beberapa respon inflamasi atau komplikasi. Sekarang ada beberapa perusahaan yang mengembangkan karang khusus untuk cangkok tulang dan implan.
Setelah keberhasilan karang, orang mulai melihat lebih dekat pada sumber biomaterial laut. Bidang ini sekarang berkembang pesat — berkat metode pengolahan baru yang memungkinkan untuk memanen banyak bahan berguna dari apa yang dulu hanya berupa limbah laut, dekade terakhir telah terlihat peningkatan jumlah biomaterial yang berasal dari organisme laut. Ini termasuk sumber pengganti gelatin (siput), kolagen (ubur-ubur), dan keratin (spons), sumber laut yang berlimpah, biokompatibel, dan dapat terurai secara hayati. Dan tidak hanya di dalam tubuh — salah satu alasan minat terhadap hal ini melonjak adalah upaya untuk menjauh dari bahan plastik sintetis yang mencemari.
Terlepas dari semua manfaat lain dari dupe yang berasal dari laut, mereka juga mampu menghantarkan arus ion. Itulah yang dipikirkan Marco Rolandi pada tahun 2010 ketika dia dan rekan-rekannya di University of Washington membuat transistor dari sepotong cumi-cumi.
Semua produk yang direkomendasikan oleh Engadget dipilih oleh tim editorial kami, terlepas dari perusahaan induk kami. Beberapa cerita kami menyertakan tautan afiliasi. Jika Anda membeli sesuatu melalui salah satu tautan ini, kami dapat memperoleh komisi afiliasi. Semua harga adalah benar pada saat penerbitan.