ระลอกที่ปรากฏบนพื้นผิวของไข่ที่ปฏิสนธิใหม่ใกล้เคียงกับที่พบในระบบทางกายภาพอื่น ๆ ตามที่Nikta Fakhriและเพื่อนร่วมงานของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ทีมงานได้ค้นพบความคล้ายคลึงกันโดยการวิเคราะห์ทางสถิติของรูปแบบเกลียวที่เกิดจากโปรตีนที่ออกฤทธิ์ในไข่ปลาดาวที่ปฏิสนธิใหม่ นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบของพวกเขาอาจนำไปสู่การพัฒนาคอมพิวเตอร์
ชีวภาพที่ใช้คลื่นในการประมวลผลข้อมูล
เมื่อเซลล์ไข่ของหลายชนิดได้รับการปฏิสนธิ ระลอกคลื่นที่ซับซ้อนมักจะแพร่กระจายไปทั่วพื้นผิว (เยื่อหุ้มเซลล์) ก่อนที่เซลล์จะเริ่มแบ่งตัว คลื่นเหล่านี้ผลิตโดยโปรตีนที่เรียกว่า Rho-GTP โปรตีนนี้ส่วนใหญ่นั่งนิ่งอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ แต่จะเกิดปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อฮอร์โมนที่แยกจากกันบ่งชี้ว่าการแบ่งเซลล์ควรเริ่มต้นขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าระลอกคลื่นเหล่านี้สร้างรูปแบบที่ซับซ้อนในขณะที่มันแพร่กระจาย แต่จนถึงขณะนี้ ลักษณะทางกายภาพของลวดลายนั้นส่วนใหญ่ยังไม่ได้สำรวจ
ในการศึกษาของพวกเขา ทีมของ Fakhri ได้วิเคราะห์รูปแบบโดยละเอียดในไข่ปลาดาวที่ปฏิสนธิแล้ว ซึ่งมีขนาดใหญ่เป็นพิเศษและง่ายต่อการสังเกต ในการทำเช่นนี้ พวกเขาฉีดเซลล์ไข่ด้วยเครื่องหมายเรืองแสงที่ติดอยู่กับ Rho-GTP จากนั้นพวกเขาก็ให้ไข่กับฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องในระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ในการทดลองแต่ละครั้ง พวกเขาเห็นว่าคลื่นที่เข้มข้นของ Rho-GTP แกว่งจากจุดศูนย์กลางที่เคลื่อนที่เพื่อสร้างรูปแบบเกลียว ทีมงานอธิบายว่าศูนย์เหล่านี้เป็น “ข้อบกพร่องทางทอพอโลยี” ซึ่งเป็นจุดที่เคลื่อนที่อย่างอิสระโดยที่โมเลกุลในเยื่อหุ้มเซลล์ไม่เกาะติดกันอย่างราบรื่น
กฎหมายสากลกลุ่มของฟาครียังสังเกตด้วยว่า
เกลียวจำนวนมากเคลื่อนผ่านเมมเบรนในคราวเดียว เกลียวบางอันเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเป็นคู่ที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ในขณะที่คู่อื่นๆ ชนกันและทำลายล้างซึ่งกันและกัน หลังจากสร้างแอนิเมชั่นของกระบวนการแล้ว ทีมงานได้ทำการวิเคราะห์เชิงสถิติของการเคลื่อนที่ของเกลียวและข้อบกพร่องเชิงทอพอโลยี พวกเขาค้นพบว่าพลวัตเหล่านี้สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่ซึ่งอธิบายพลวัตของกระแสน้ำวน
สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าพฤติกรรมของระบบอยู่ภายใต้กฎสากลเดียวกันกับระบบทางกายภาพอื่นๆ ที่ดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกันมากมาย แม้ว่าจะมีระดับต่างกันมากแบบจำลองเซลล์ของการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่ออาจชี้ให้เห็นถึงการแพร่กระจาย
ทีมงานพบว่ารูปแบบที่สังเกตได้คล้ายกับกระแสน้ำวนที่ปั่นป่วนในมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศของโลก รูปแบบยังแพร่กระจายในลักษณะที่คล้ายกับสัญญาณไฟฟ้าในหัวใจและสมอง บางทีที่น่าแปลกใจกว่านั้น ความเร็วของกระจุกของคลื่นหมุนวนคล้ายกับที่พบในของเหลวควอนตัม ด้วยการวิจัยเพิ่มเติม ทีมงานหวังว่าเทคนิคใหม่ๆ จะเกิดขึ้นเพื่อจัดการกับพลวัตเหล่านี้ หากทำได้สำเร็จ ก็สามารถสร้างระลอกคลื่นชีวภาพเพื่อถ่ายทอดข้อมูลและทำการคำนวณในลักษณะที่คล้ายกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
“บางทีตอนนี้เราสามารถยืมแนวคิดจากของเหลวควอนตัม เพื่อสร้างมินิคอมพิวเตอร์จากเซลล์ชีวภาพ” Fakhri กล่าว “ผลที่ได้คือแบบสุ่ม ดังนั้นหากปริมาณที่ต้องการส่งในปริมาณที่เป็นเศษส่วนเล็กๆ ในหลายๆ วัน ผลกระทบจากการมีปฏิสัมพันธ์สามารถบรรเทาลงได้” เขากล่าวเสริม “เราต้องการหาปริมาณว่าการแยกส่วนที่แตกต่างกันช่วยลดผลกระทบจากการมีปฏิสัมพันธ์โดยใช้ดัชนีความสอดคล้องและดัชนีความเป็นเนื้อเดียวกันได้อย่างไร
ในฐานะฟังก์ชันของการแยกส่วน
ทีมสร้างแผนการบำบัดเพื่อเลียนแบบเป้าหมายทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 และ 10 ซม. ที่ระดับความลึก 1 และ 5 ซม. ในตัวจำลองน้ำที่เป็นของแข็ง ปริมาณเป้าหมายทั้งหมดถูกครอบคลุมโดยสายไอโซโดส 95% พวกเขาจำลองช่วงการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจที่ ±0.5, ±1.0 และ ± 2.0 ซม. โดยใช้คลื่นไซน์และโคไซน์4เพื่อแสดงรูปแบบการหายใจแบบสมมาตรและสมจริงแบบไซน์
นักวิจัยให้ปริมาณ 200 cGy ต่อเศษส่วนในเศษส่วน 1, 5, 10 และ 15 สำหรับเป้าหมายขนาดเล็ก 3 ซม. พวกเขาใช้สเปกตรัมพลังงานแปดชั้นโดยมี 119 จุดที่ความลึกตื้น และเก้าชั้นที่มี 296 จุดที่ความลึกลึกกว่า สำหรับเป้าหมายที่ใหญ่กว่า 10 ซม. พวกเขาใช้ 22 ชั้นโดยมี 1488 จุดที่ 1 ซม. และ 23 ชั้นที่มี 4615 จุดที่ 5 ซม.
จากนั้นจึงประเมินความสอดคล้องของขนาดยาและความสม่ำเสมอของชุดข้อมูลการวัดแต่ละชุดที่ระนาบศูนย์กลางของเป้าหมายเคลื่อนที่แต่ละชิ้น พวกเขาพิจารณาว่ารูปแบบการหายใจมีผลกระทบมากกว่าต่อความสอดคล้องในการกระจายขนานยา แต่ส่งผลกระทบต่อความเป็นเนื้อเดียวกันน้อยกว่า ความสม่ำเสมอของปริมาณยาได้รับผลกระทบจากลักษณะเฉพาะของลำแสงภายใน
จากการวัดจริง นักวิจัยยืนยันผลการศึกษาก่อนหน้านี้อีกครั้งว่าผลกระทบจากการมีปฏิสัมพันธ์ลดลงเมื่อจำนวนเศษส่วนที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การแยกส่วนที่เพิ่มขึ้นไม่ได้ปรับปรุงความสอดคล้องของขนาดยาหรือความเป็นเนื้อเดียวกันในกรณีที่มีการเคลื่อนไหวที่ค่อนข้างใหญ่ เช่น การหายใจลึกๆ โดยผู้ป่วยเมื่อเป็นเป้าหมายของเนื้องอกขนาดเล็ก
“การศึกษาของเรา จำกัด เฉพาะการตรวจสอบผลกระทบระหว่างกันของ PBS ด้วยรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายของเป้าหมายที่เคลื่อนที่ในผีน้ำที่เป็นเนื้อเดียวกันและการประเมินปริมาณที่ได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนไหวในการวัดระนาบ 2 มิติ” ลีกล่าว “เราตระหนักดีว่าผลกระทบจากการมีปฏิสัมพันธ์กันในการส่งมอบ PBS ด้วยรูปทรงเป้าหมายที่ไม่สม่ำเสมอ ภายใต้การเคลื่อนไหวการหายใจเฉพาะของผู้ป่วยที่เหมือนจริง และด้วยความแตกต่างสูงของร่างกายผู้ป่วยจริงอาจมีความซับซ้อนมากขึ้นในการหาปริมาณ”
ต่อไป ทีมงานวางแผนที่จะตรวจสอบผลกระทบจากการมีปฏิสัมพันธ์กับผู้ป่วยจริงหลายรายโดยใช้การศึกษาภาพหลอนของมนุษย์ เช่น เต้านม ปอด และตับ ซึ่งต้องใช้เทคนิคการจัดการการเคลื่อนไหว เช่น การปิดช่องหายใจและการกลั้นหายใจ
Credit : raymperry.com reconstructionnyc.org reginaperry.com richardhenrylee.net rnhperformance.net
