Budeme místo mlsání olizovat elektrody?

Představte si speciální povrch, který by vám při olíznutí pomocí elektrického dráždění simuloval v ústech různé chutě. Chytré systémy umí elektrickými impulzy napodobit i další zážitky související s jídlem, včetně kousání a žvýkání.

Budeme namísto diety olizovat elektrody? V následujícím článku se podíváme na několik výzkumů, které propojují medicínu a zdánlivě příliš nesouvisející technologie.

Virtuální realita může zbavovat úzkosti. Střevní bakterie možná cvičí s naším mozkem a laser léčí cukrovku. Do hlavy si lze nechat implantovat myš (počítačovou) a možnosti biotechnologií jsou téměř nekonečné…

1. Elektronické mlsání

Virtuální realita může zprostředkovat nejen zážitky sluchové a zrakové. Představte si speciální povrch, který bychom olizovali – a přitom se nám pomocí elektrického dráždění simulovaly v ústech různé chutě. Systém by přitom byl řízený softwarově, takže pro generování chuti (včetně exotické potravy) by se prostě jen stáhl příslušný kód. Mohlo by to fungovat jako určitá reklamní demoverze, ale stejně tak i jako náhražka zážitku – dále by lidé jedli pouze to, co je dostatečně výživné (plus např. levné). Obžerství a chuť bychom realizovali výhradně elektronicky.

Metoda je docela propracovaná a lze ji dále zdokonalovat. V Japonsku se přímo na toto téma uskutečnila odborná konference, kde se prezentovaly i systémy, v nichž elektrické impulzy měly napodobit i další zážitky související s jídlem včetně kousání a žvýkání. Zajímavá je také simulace pouze jedné chutě (sladká, mastná, slaná…); člověk by pak konzumoval zdravou potravu a místo nezdravého dochucení občas olízl čip. Prezentováno bylo jako řešení pro diabetiky nebo lidi s vysokým tlakem, možných aplikací se nabízí nepřeberně (např. ochutnat lahůdku, na niž je člověk alergický).

2. Bakterie mění chuť k jídlu

Další ze sofistikovaných metod, které působí přímo na lidský mozek. O tom, že střevní bakterie výrazně ovlivňují náš zdravotní stav, třeba co se obezity týče, se již celkem nepochybuje. Nemusejí ale měnit přímo vstřebávání potravy, zřejmě dokáží cílit i na mozek.

S tím, jak parazité různě ovlivňují chování svých hostitelů, jsme v českém prostředí dostatečně obeznámení díky populárním výzkumům toxoplasmy na Přírodovědecké fakultě UK. Podrobnosti najdete i v rozhovoru s prof. Flegrem: „Toxoplasmóza dokáže předrátovat mozek nositele,“ říká. Dále zmíněný výzkum je dílem vědců z Portugalska (Champalimaud Centre v Lisabonu) a Austrálie (Monash University). Ukázalo se, že podle toho, o jaké aminokyseliny stojí střevní bakterie, se jimi přednostně krmí i hostitel – v tomto případě tedy octomilka, ale podobně mohou střevní bakterie podle všeho manipulovat i s chováním člověka. Vzhledem k tomu, jak bohatá je mikroflóra u člověka, budou asi komplikované i příslušné mechanismy.

Důležité je, že popsané chování bylo výhodné pro bakterie; dokázaly manipulovat octomilku k tomu, že např. nekonzumovala to, co chybělo hostiteli, ale to, co potřebovaly bakterie. Díky podobným mechanismům může být u člověka zřejmě nakažlivá nejen obezita.

3. Přesnější editování genů

CRISPR, tedy metoda vystřihování nežádoucích genů z genetického materiálu, je pokládána za velmi nadějnou techniku. Několik výzkumů z poslední doby ale naznačuje, že metoda nemusí pracovat bezchybně; vědci to dokonce přirovnali k zapnuté automatické opravě pravopisu, která naopak může nadělat chyby nové. Na University of Texas v Austinu vyvinuli proto nástroj, který by měl tento problém řešit.

Ilya Finkelstein a jeho kolegové uvádějí, že dokáží předvídat, do jakých dalších genů může konkrétní CRISPR zasáhnout – jde o geny podobné těm, které chceme opravit. Výzkumníci vytvořili čip, na nějž se nanese lidský genetický materiál a pak už se jen testuje, co všechno by se mohlo zeditovat. Vyhodnocení testu je automatické. Pro genom konkrétního člověka (metoda je v tuto chvíli zamýšlena jako medicínská, nikoliv např. pro zemědělské šlechtění) se pak technika odladí; může se jednat o další milník personalizované medicíny.

4. Penicilin mohou produkovat i kvasinky

Také další technika využívá hrátky s geny. Při pátrání po nových antibiotikách využíváme stále více exotické bakterie, které je obtížné pěstovat laboratorně. Nemohli bychom za tímto účelem raději vytvořit kvasinky, s nimiž již dávno pracujeme rutinně? Vědci z Centra syntetické biologie na College London (hlavní autor Tom Ellis) takto demonstrovali, jak geneticky modifikované kvasinky dokáží syntetizovat penicilin. Samozřejmě technika to byla spíše demonstrační, zrovna s výrobou penicilinu potíže nemáme. Běžné kvasinky byly v nedávné minulosti uzpůsobeny i k syntéze opiátů nebo léků proti malárii; představují podle všeho ideální živé reaktory.

5. Nanotechnologické opalování

Další zajímavou biotechnologii představuje příprava syntetických částic, které se chovají jako melanozomy – buněčné organely skladující uvolňující tmavý pigment melanin. Nově připravené nanočástice by měly fungovat víceméně stejně, tedy chránit organismus před ultrafialovým zářením, a buňky pokožky je do sebe zabudovávají samy.

Technika z University of California v San Diegu je určena pro lidi, kteří sami mají melaninu nedostatečnou produkci, eventuálně proti původním buňkám tvořícím melanozomy může reagovat imunitní systém. Důsledkem toho bývají nejen spáleniny od slunce, ale hlavně zvýšené riziko rakoviny kůže.

6. Virtuální realita a zážitky blízké smrti

Lidé, kteří absolvovali „zážitky blízké smrti“, mají někdy poté ze smrti menší strach. Nedala by se lidská psychika podobně ovlivnit i uměle?

Vědci z Barcelonské univerzity zkusili využít virtuální realitu. Usoudili, že ať už je konkrétní zážitek popisován jakkoliv (pohyby tunelem, pohled na vlastní tělo shora…), roli by mohl hrát právě pocit oddělení od těla.

TIP: Proč umírajícím proletí před očima celý jejich život nebo vidí světlo v tunelu?

Pokusné osoby se v rámci experimentu ponořily do virtuální reality. Tělo bylo obaleno senzory, obraz na monitoru věrně napodoboval pohyby. Aby virtuální tělo bylo co nejvíc vnímáno jako skutečné, na obraz různě padaly míčky a odpovídajícím způsobem bylo vibracemi drážděno i fyzické tělo. Když se člověk do reality vnořil, přišlo náhle opuštění těla. Kamera se zvedla a člověk začal vnímat místnost shora. Reportován byl pocit, že člověk nevnímá své tělo, poklesla také míra aktuální úzkosti i strachu ze smrti (alespoň podle dotazníku vyplněného vzápětí po experimentu). Možná bude efekt jen krátkodobý; potenciálně by mohlo riziko takového postupu spočívat v tom, že přesvědčení o možnosti existence bez těla by člověka mohlo ovlivnit i negativně (snížení pudu sebezáchovy, skok ze skály apod.). Nicméně možnosti virtuální reality při léčbě strachů a fóbií jsou určitě pestré.

Technologie detekce mozku umožňuje psát na 12 slov za minutu
Autor: Stanford University

Technologie detekce mozku umožňuje psát na 12 slov za minutu

7. Myš v mozku

Speciální metody, které mají usnadnit ovládání počítače handicapovaným lidem, nejsou samy o sobě nijak nové, tímto způsobem komunikuje s počítačem (i se zbylým světem) např. slavný Stephen Hawking. Krishna Shenoy a Paul Nuyujukian ze Stanfordovy univerzity nyní představili nový systém, který umožňuje psát na obrazovce rychlostí dvanáct slov za minutu. Na rozdíl od Hawkingova rozhraní je toto ale určeno pro lidi opravdu kompletně ochrnuté, kteří nemohou pořádně hýbat očima ani svaly ve tváři. Nezbývá tedy než přistoupit ke čtení mozkové aktivity. Svazek elektrod se napojí přímo do mozku do oblasti, která řídí pohyby ruky. Jedná se tak vlastně o implantovanou počítačovou myš ovládající virtuální klávesnici.

Současný systém nabízí možnosti pro další vývoj. Pomocí strojového učení by se mohl přizpůsobovat zvykům konkrétního uživatele, autoři výzkumu navíc chtějí přidávat a ladit i další triky, jako je automatické dokončování slov.