แผ่นแปะประสาทเปิดกล้ามเนื้อเมื่อแสงสีฟ้าส่องมา นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมกล้ามเนื้อด้วยแสงได้แล้ว นักวิจัยได้สร้างเซลล์ประสาทที่สามารถกระตุ้นด้วยแสงและฝังเซลล์บนเส้นประสาทที่เสียหายในหนูด้วยการผสมผสานความก้าวหน้าจากหลายสาขา นักวิทยาศาสตร์รายงาน ใน Science 4 เมษายนว่าแสงสีฟ้าแวบๆ ชั่วครู่กระตุ้นกล้ามเนื้อของหนูที่เคยเงียบก่อนหน้านี้ให้กลับมามีชีวิตอีกครั้ง

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าสาขาที่แตกต่างกันของชีววิทยาสเต็มเซลล์และออพโตเจเนติกส์ 

ซึ่งใช้แสงเพื่อกระตุ้นเซลล์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ อาจเป็นพื้นฐานของการรักษาแบบใหม่สำหรับผู้ที่มีปัญหาด้านการเคลื่อนไหว เป้าหมายระยะใกล้อย่างหนึ่งของโครงการนี้คือการช่วยเหลือผู้ที่มีความเสียหายของเส้นประสาทให้ฟื้นความสามารถในการควบคุมกล้ามเนื้อ ผู้เขียนร่วมการศึกษา Linda Greensmith จาก University College London กล่าว ยกตัวอย่างเช่น เซลล์ประสาทสั่งการที่กระตุ้นด้วยแสงอาจฟื้นความสามารถในการหายใจหรือกลืนในผู้ที่เป็นโรคเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic หรือที่เรียกว่าโรคของ Lou Gehrig ซึ่งสูญเสียการควบคุมกล้ามเนื้อ

กรีนสมิธและเพื่อนร่วมงานของเธอได้ออกแบบสเต็มเซลล์ขึ้นเป็นครั้งแรกเพื่อตอบสนองต่อแสงสีฟ้า จากนั้น ทีมงานได้เกลี้ยกล่อมเซลล์เหล่านี้ให้ก่อตัวเป็นเซลล์ประสาทสั่งการ ซึ่งจะส่งสัญญาณการเคลื่อนไหวจากสมองและไขสันหลังไปยังกล้ามเนื้อ จากนั้นทีมงานได้ฝังเซลล์ประสาทสั่งการที่ตอบสนองต่อแสงเหล่านี้ไว้ที่ต้นขาของหนู โดยแต่ละขามีอัมพาตข้างเดียว ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้บีบส่วนของเส้นประสาทที่ส่งข้อมูลระหว่างไขสันหลังและกล้ามเนื้อขาที่เรียกว่าเส้นประสาทไซอาติก เพื่อตัดสัญญาณประสาทและทำให้ขาเป็นอัมพาต

เซลล์ประสาทที่ฝังไว้จะมีเส้นเอ็นยาวที่เรียกว่าแอกซอนซึ่งไปถึงกล้ามเนื้อซึ่งปกติแล้วควบคุมโดยเส้นประสาท จากนั้น สิ่งที่เหลืออยู่ก็คือเปิดเซลล์ประสาท “พวกมันเงียบสนิท จากนั้นเราก็ฉายแสงสีฟ้าใส่พวกมันและพวกมันจะจุดประกายให้มีชีวิต” กรีนสมิธกล่าว (แผลที่ต้นขาทำให้แสงไปถึงกล้ามเนื้อได้)

นักวิจัยพบว่าสัญญาณแสงที่แตกต่างกันทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน การกระตุกที่เกิดจากแสงเพียงจังหวะสั้นๆ ครั้งเดียว และการเต้นซ้ำๆ ที่นานขึ้นทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่องมากขึ้น

โรเบิร์ต บราวน์สโตน นักประสาทวิทยาและนักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยดัลฮูซี ในเมืองแฮลิแฟกซ์ ประเทศแคนาดา ระบุว่า ความสามารถในการควบคุมเซลล์ประสาทที่ฝังไว้อย่างเลือกสรรนั้นมีความสำคัญ “เมื่อคุณนึกถึงสเต็มเซลล์ ทุกคนจะคิดว่ามันมหัศจรรย์” เขากล่าว “คุณกำลังจะวางมันไว้ที่ใดที่หนึ่ง และพวกมันจะรักษาโรคอะไรก็ตามที่คุณพยายามจะรักษา” แต่เซลล์เหล่านั้นไม่น่าจะสร้างการเชื่อมต่อที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น ความล้มเหลวในการสร้างการเชื่อมต่อที่ถูกต้องกับเซลล์ประสาทที่สูงขึ้นในสายสัญญาณจากสมอง จะทำให้เซลล์ประสาทสั่งการไม่ได้ยินคำสั่งที่บอกว่ากล้ามเนื้อใดต้องกระตุ้น

งานวิจัยอื่น ๆ รวมทั้งของ Brownstone ได้อาศัยสัญญาณไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาทที่ฝังไว้ แต่การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าไม่เฉพาะเจาะจง แต่มันกระตุ้นเซลล์ประสาททุกเซลล์ที่อยู่รอบๆ รวมถึงเซลล์ประสาทที่นำข้อมูลทางประสาทสัมผัสกลับไปยังระบบประสาท ซึ่งเป็นผลข้างเคียงที่อาจทำให้รู้สึกไม่สบาย “ข้อดีของการใช้แสงเหนือการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าคือคุณสามารถเจาะจงมากขึ้นในสิ่งที่คุณกำลังกระตุ้น” บราวน์สโตนกล่าว “คุณกำลังกระตุ้นเฉพาะเซลล์ประสาทที่คุณใส่เข้าไป”

คำถามมากมายยังคงอยู่ก่อนที่วิธีการนี้จะเป็นประโยชน์ในผู้คน 

Brownstone เตือน ในการทดลอง เซลล์ถูกฝังไว้สามวันหลังจากได้รับบาดเจ็บ ในทางตรงกันข้าม แพทย์อาจต้องการรอระหว่างสามถึงหกเดือนเพื่อดูว่าบุคคลที่มีอาการบาดเจ็บที่เส้นประสาทจะฟื้นตัวหรือไม่ก่อนที่จะเปลี่ยนไปใช้ขั้นตอนการผ่าตัด เขากล่าว ยังไม่ชัดเจนว่าเซลล์ประสาทที่ฝังไว้จะทำงานในระยะเวลานานหรือไม่

ยังต้องพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ซึ่งรวมถึงแหล่งกำเนิดแสงที่เชื่อถือได้ซึ่งสามารถให้แสงประเภทและระยะเวลาที่เหมาะสมได้อย่างสม่ำเสมอ Greensmith และทีมของเธอกำลังสำรวจวิธีการต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ประสาทสั่งการที่ฝังไว้จะอยู่นิ่ง ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงที่เซลล์จะหลบหนีและก่อตัวเป็นมะเร็งได้

โรคบางอย่างเช่น Lou Gehrig อาจคล้อยตามการรักษาที่ควบคุมด้วยแสงโดยเฉพาะ Greensmith กล่าว แต่เธอกล่าวเสริมว่า “เราไม่ได้บอกว่าเราจะให้คนลุกขึ้นเดินอีกครั้ง” การเดินอาศัยรูปแบบที่ซับซ้อนของกิจกรรมของกล้ามเนื้อ “การหายใจ การหายใจเป็นหน้าที่ที่ค่อนข้างง่าย” เธอกล่าว “และฉันคิดว่ามีเหตุผลที่จะบอกว่าเราสามารถกำหนดเป้าหมายโดยใช้วิธีนี้ได้” 

“ระบบการเตือนล่วงหน้าทางชีวภาพสำหรับอันตรายซึ่งรวมถึงอินซูล่าอาจพัฒนาให้ตื่นตระหนกมากเกินไป” คาเมเรอร์กล่าว ผู้ที่เอาใจใส่คำเตือนภายในล่วงหน้าเกี่ยวกับราคาหุ้นหรือสิ่งอื่นใดจะตอบสนองต่อการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดจำนวนมาก ซึ่งไม่สะดวกในระยะสั้น แต่รับรองว่าจะไม่พลาดภัยคุกคามที่แท้จริงในระยะยาว เขาสงสัย

แนวโน้มที่กระตุ้นให้เกิดผมชี้ให้เห็นกฎง่ายๆ ที่เหมาะกับ Polonius: “ปลอดภัยดีกว่าเสียใจ”