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Ali Pourahmads Erfindungen | Kategorie: Neue Erfindungen in der Welt | Verwandte Themen: Wissenschaftliche Entdeckungen und technologische Erfindungen
Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass man Essen schmeckt!)
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
◉ Einleitung und Ziele:
In diesem Artikel erklären wir kurz, wie man im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne Lebensmittel zu schmecken.
Die ursprüngliche Idee zur Entwicklung dieses Geräts kam mir 2009, nachdem ich das Buch "The Brain That Changes Itself" (2007) des Psychoanalytikers Norman Doidge gelesen hatte. In diesem Buch erklärte Norman Doidge, wie flexibel die Neuronen im Gehirn sind, den Verlauf von Nervenimpulsen zu verändern und zu korrigieren. Aufgrund meines langjährigen großen Interesses an der Erforschung der geheimnisvollen Struktur der kleinsten Bestandteile des Gehirns begann ich 2009 auf Anregung und Anregung von Dr. Masoud Shafiei (einem meiner engen Freunde), der Professor an der Medizinischen Universität in Ungarn war, eine breite Palette medizinischer Bücher zu studieren, um mein Medizinstudium an dieser Universität fortzusetzen. Nach sieben Monaten gab ich diese Entscheidung jedoch aufgrund familiärer Verpflichtungen und Aufgaben bei der Fluggesellschaft auf. Dieses Interesse hat jedoch bis heute nicht nachgelassen und ich erforsche die geheimnisvolle Struktur des Gehirns weiterhin bei jeder Gelegenheit.
Das kontinuierliche Studium verschiedener medizinischer Fachbücher während dieser Jahre brachte mich auf verschiedene wissenschaftliche Ideen und erweiterte gleichzeitig mein Wissen über dieses unendliche und erstaunliche Gebiet. Eine davon war die Möglichkeit, ein Gerät zu entwickeln, das einen künstlichen Geschmackssinn im Gehirn erzeugt, ohne dass man etwas schmeckt. Tatsächlich war meine Idee eine spezifischere Form der Optogenetik, um das Geschmackssystem des Gehirns vollständig zu kontrollieren. Zwei Jahre später präsentierte ich meine Idee im Drehbuch des Science-Fiction-Films "Towards the Future", der 2012 von der Da Yamms Company in Hollywood produziert wurde. Im Abschnitt "Technische Beschreibung" dieses Artikels erkläre ich die Funktionsweise dieses Geräts.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Bevor wir die technischen Details erläutern, ist ein Überblick über die Bedeutung der Optogenetik in der Medizin notwendig. Optogenetik bezeichnet die gleichzeitige Nutzung von Optik und Genetik zur Stimulation lichtempfindlicher Nervenzellen und zur Überwachung ihrer Funktion. Mithilfe der Optogenetik werden optische und genetische Methoden kombiniert, um eine beispiellose räumliche und zeitliche Zielpräzision zur Überwachung und Steuerung der Funktion einzelner Neuronen zu erreichen. Mithilfe dieser Technologie ist es möglich, eine große Anzahl spezifischer Nervenzellen gezielt zu manipulieren und durch subtile und präzise elektrische Impulse sehr gezielte Veränderungen an den Zielzellen vorzunehmen, die die komplexen neuronalen Schaltkreise im Gehirn signifikant beeinflussen. Im therapeutischen Bereich könnte diese Technik aufgrund des absoluten Fokus der Optogenetik auf die funktionelle Aktivität von Gehirnneuronen ein wichtiger Faktor bei der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen und des Verlusts neuronaler Selektivität sein, der zu Funktionsstörungen des Nervensystems führt.
Diese Erregbarkeit mancher Neuronen im Gehirn durch Licht brachte mich auf die Idee, dass, wenn es möglich ist, schlecht funktionierende neuronale Schaltkreise mit optogenetischen Techniken zu reparieren, diese Technik auch dazu verwendet werden könnte, den Geschmackssinn des Gehirns zu neutralisieren oder zu aktivieren und vollständig zu kontrollieren. Mit anderen Worten: Indem wir den lichtempfindlichen Teil der Nervenzellen im ventroposteromedialen Nucleus des Thalamus stimulieren und dabei die Impulse verwenden, die die Neuronen durch die Bindung chemischer Nahrungsmoleküle an die Plasmamembranproteine der Zellen des gustatorischen Cortex erhalten, können wir einen künstlichen Geschmackssinn im Gehirn erzeugen. Diese Idee wurde später zwar an Labormäusen getestet, aus verschiedenen Gründen jedoch bisher nicht am Menschen angewendet.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Einer der Faktoren, die mich auf diese Idee brachten, war die inhärente Verbindung zwischen menschlichem Bedürfnis, Gewohnheit und Interesse und den Signalen angenehmer Geschmackserlebnisse wie Salzigkeit oder Süße. Da die Körperzellen beispielsweise eine kontrollierte und bestimmte Menge Glukose benötigen (Zucker ist eine der wichtigsten Energiequellen), wird das mesolimbische Dopaminsystem im Gehirn aktiviert, wenn wir glucosehaltige Nahrungsmittel zu uns nehmen. Dies erzeugt ein Glücksgefühl und steigert das Verlangen, wieder Süßes oder Zuckerhaltiges zu essen. Der mesolimbische Nervenpfad steigert das Gefühl von Belohnung, Verlangen und Emotionen im Gehirn. Wenn wir Süßes essen, wird Dopamin vom ventralen Tegmentum (VTA) zum Nucleus accumbens, zur Amygdala und zum Hippocampus übertragen. Durch die Aktivierung des Belohnungssystems steigt das Verlangen, wieder Süßes oder Salziges zu essen.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Ein solches gesteigertes Interesse an Süßigkeiten birgt ernsthafte Risiken bei Menschen, deren Insulinausschüttung im Blut unter dem zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels erforderlichen Wert liegt (Diabetes mellitus). Dies gilt auch für Menschen mit hohem Blutdruck, da durch den Verzehr von zu viel Salz Natrium verursachte Wassereinlagerungen zu einem erhöhten Blutvolumen und Blutdruck führen, was zu einem der Hauptfaktoren für Schlaganfälle zählt. Andererseits erfordert die Vermeidung von Süßigkeiten oder Salz starke Willenskraft, ständiges mentales Training und besondere Sorgfalt, und diese Fähigkeit ist nicht bei allen Menschen gleich.
In einer solchen Situation könnte die Verwendung eines künstlichen Geschmacksgeräts für diese Personengruppe eine alternative Lösung zum Probieren verschiedener Geschmacksrichtungen sein, um das Auftreten von Krankheiten zu verhindern, die mit dem Verzehr von zucker- oder salzhaltigen Lebensmitteln zusammenhängen. Darüber hinaus kann durch die Steuerung der Erregbarkeit des ventralen posterior-medialen Kerns des Thalamus die erforderliche und angemessene Menge an Geschmacksempfindungen verschiedener Geschmacksrichtungen im Geschmackskortex künstlich simuliert werden, ohne dass die Nahrung von den Zungenpapillen wahrgenommen wird und in den Blutkreislauf gelangt.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Stellen Sie sich vor, wir könnten Krankheiten statt mit herkömmlichen Medikamenten und chemischen Pillen einfach mit Lichtstrahlen aus dem Gehirn behandeln. Tatsächlich ist das gar nicht so abwegig, wie wir denken, denn in den letzten Jahren hat sich die lichtbasierte Bioelektronik rasant weiterentwickelt. Ich hoffe, dass solche Ideen so bald wie möglich therapeutisch eingesetzt werden, damit ihr Funktionsumfang weiterentwickelt werden kann.
◉ Technische Beschreibung der Erfindung:
Zunächst betrachten wir die verschiedenen Hirnareale, die direkt oder indirekt an der Funktion des gustatorischen Kortex beteiligt sind. Das Gehirn wird grundsätzlich in Großhirn, Hirnstamm und Kleinhirn unterteilt. Das Großhirn, der größte Teil des Gehirns, befindet sich im vorderen Teil des Gehirns und besteht aus der grauen Substanz der Großhirnrinde und der weißen Substanz in deren Zentrum. Dieser Hirnareal reguliert die Temperatur, leitet die Signalübertragung für Sehen, Hören und Tasten ein und koordiniert und stellt die Verbindung zwischen Sprache, Urteilsvermögen, Denken und Schlussfolgern, Problemlösung, Gefühlsausdruck und Lernfähigkeit her.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Der Hirnstamm besteht aus dem Mittelhirn, der Brücke (Pons) und der Medulla oblongata, die das Großhirn mit dem Rückenmark verbindet. Das Mittelhirn oder Mesencephalon hat eine sehr komplexe Struktur, die mit einer großen Bandbreite verschiedener neuronaler Cluster, verschiedener Nervenbahnen und Dopaminneuronen in der Substantia nigra verschiedene Funktionen wie Hören und Bewegung ermöglicht, um angemessene Antworten auf Fragen zu berechnen. Die Brücke ist der Ursprung von 4 der 12 Hirnnerven, die Aktivitäten wie Tränenproduktion, Kauen, Blinzeln, Fokussieren des Sehens, Gleichgewicht, Hören und Mimik ermöglichen. Die Medulla oblongata befindet sich an der Basis des Hirnstamms, wo das Gehirn mit dem Rückenmark verbunden ist. Sie reguliert viele Körperfunktionen wie Herzfrequenz, Atmung, Blutfluss sowie Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt des Blutes. Das Rückenmark erstreckt sich von der Basis der Medulla oblongata durch eine große Öffnung im unteren Teil des Schädels zum Rest des Körpers und dient als Schnittstelle für die Signalübertragung an das Gehirn und umgekehrt. Das Kleinhirn ist ein kleiner Teil des Gehirns, der sich im hinteren Teil des Schädels, unterhalb der Schläfenlappen und oberhalb des Hirnstamms befindet und zwei Hemisphären hat. Der äußere Teil enthält Neuronen, und der innere Bereich dient der Kommunikation des Gehirns mit der Großhirnrinde, um verschiedene Funktionen wie willkürliche Muskelbewegungen oder die Aufrechterhaltung des Körpergleichgewichts zu ermöglichen.
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◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Laut der Computersimulation im Video am Ende dieses Artikels ist das Zwischenhirn der für die Idee der Schaffung eines künstlichen Geschmackssinns relevanteste Gehirnteil. Das Zwischenhirn liegt tief unter dem Gehirn und ist der Ort, an dem die Wände des dritten Ventrikels des Gehirns gebildet werden. Die drei Hauptregionen des Zwischenhirns sind Thalamus, Hypothalamus und Epithalamus. Jede von ihnen hat ihre eigenen, besonderen Funktionen, doch von ihnen spielt der Thalamus die wichtigste Rolle bei der Vervollständigung des Geschmacksempfindungsprozesses, da sich das Spektrum der Geschmacksneuronen von den Geschmackszellen in Zunge, Speiseröhre und Gaumen über die Medulla im Hirnstamm und dann zum Thalamus bis hin zum Geschmackskortex erstreckt. Obwohl Geschmacksinformationen auf ihrem Weg von verschiedenen Zungenbereichen durch die drei Regionen Medulla oblongata, Thalamus und Großhirnrinde in verschiedene Signale aufgeteilt und kategorisiert werden, ist der Thalamus der Hauptverarbeiter dieser Daten, bevor sie an den Geschmackskortex weitergeleitet werden. Die Hauptfunktion des Geschmackskortex besteht in der Verarbeitung grundlegender Geschmacksrichtungen wie süß, sauer, salzig, bitter und umami. Diese werden durch Signale von Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und anderen Teilen des Mundes aktiviert.
Nachdem der Informationspfad die Nervenrezeptoren der Zunge empfangen hat, verläuft er zum Ganglion petrosale und Ganglion geniculatum im vorderen Drittel des Ganglions des Nervus facialis und gelangt dann in den Hauptsensorkern im Ganglion dorsalis, dem Nucleus des Tractus solitarius. Die Signale werden in jedem dieser Bereiche getrennt und gelangen dann in den Nucleus ventralis posteromedialis des Thalamus, um dort die wichtigsten Daten für den Geschmackssinn zu verarbeiten und zu erzeugen. Nach der Verarbeitung gelangen sie schließlich in den Gustatorischen Cortex und erzeugen die Empfindung verschiedener Geschmacksrichtungen. Tatsächlich liegt der Ursprung meiner alten Idee im Nucleus ventralis posteromedialis des Thalamus, wo wir anstelle gleichmäßiger Signale von der Zunge subtile künstliche elektrische Signale senden sollten, um die gleiche natürliche Funktion für den Nucleus posterior medialis des Thalamus zu simulieren. Mit anderen Worten: Jedes Signal, das aus der medialen hinteren Erregungsregion des Thalamus austritt, wird vom Geschmackskortex als spezifische Information zu verschiedenen Geschmacksrichtungen erkannt und erzeugt im Gehirn eine sensorische Reaktion auf den Geschmack.
◉ Klicken Sie auf eines der Galeriebilder unten, um es zu vergrößern:
Um dies zu erreichen, griff ich erneut auf optogenetische Techniken zurück, um die Zellen zu aktivieren, die für die Generierung von Daten für unterschiedliche Geschmacksrichtungen zuständig sind. Diese Zellen befinden sich im ventralen mittleren dorsalen Kern des Thalamus und sind in der Lage, mithilfe lichtempfindlicher Proteine Informationen für die Produktion verschiedener Geschmacksrichtungen zu erzeugen und zu verarbeiten. Diese lichtempfindlichen Proteine reagieren auf verschiedene Arten; wichtige Bestandteile davon sind beispielsweise lichtempfindliche Ionenkanäle, lichtempfindliche G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), lichtempfindliche Protein-Protein-Interaktionsdomänen und lichtempfindliche Käfiggruppen. Im ventralen posteromedialen Kern des Thalamus befinden sich impulserzeugende Zellen für den Geschmackskortex, die es ermöglichen, Signale des Spinalganglions durch Signale zu ersetzen, die durch die Stimulation von Proteinen erzeugt werden, die empfindlich auf blaue oder ultraviolette Wellenlängen des Lichts reagieren.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Mit anderen Worten: Durch das Einstrahlen einer kontrollierten, durchdringenden Wellenlänge von blauem oder magnetischem Ultraviolettlicht in den hinteren mittleren Kern des Thalamus werden Proteine, die an den Zellen der Neuronen in diesem Bereich haften, stimuliert und senden einen subtilen elektrischen Impuls, um den Geschmackskortex zu aktivieren. Diese Impulse enthalten Daten zur Geschmacksbildung im Verhältnis zum Zielbereich der Zellmasse im Thalamus. Mit anderen Worten: Jeder Teil der Zellmasse im Thalamus bestimmt die Entstehung einer bestimmten Art von Geschmacksempfindung und sendet bei Erregung spezifische Informationen an den Geschmackskortex und die Geschmackswahrnehmung.
Mit dieser Methode können wir selektiv süße oder bittere kortikale Felder aktivieren. Dies ist möglich, indem wir harmlose Viren, die das Gen für ein lichtempfindliches Protein tragen, in den Thalamus injizieren, da die Neuronen, die dieses Gen empfangen und das Protein produzieren, auf die Wellenlänge und Farbe der Lichtquelle reagieren können.
◉ Erfindung: Ein Gerät, das im Gehirn einen künstlichen Geschmackssinn erzeugt, ohne dass Lebensmittel geschmeckt werden
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Zum Abschluss dieses kurzen Artikels möchte ich noch darauf hinweisen, dass die Geschmackswahrnehmung von Nahrungsmitteln nicht direkt und ausschließlich mit der Menge ihrer Aufnahme auf der Zunge und im Mund zusammenhängt, denn es sind die Geschmacksrezeptoren des Gehirns, die chemische Stoffe wahrnehmen und verschiedene Geschmäcker produzieren. Wenn wir den Thalamus deaktivieren und seine Verbindung zur Medulla oblongata, dem Nucleus medialis posterior und dem Geschmackskortex unterbrechen, werden wir trotz des Verzehrs großer Nahrungsmengen niemals in der Lage sein, den Geschmackssinn wahrzunehmen und zu erkennen. Das Gleiche gilt auch umgekehrt: Wenn wir den oben genannten Bereich im Thalamus aktivieren, indem wir den Geschmackssinn mit magnetischer Lichtstrahlung oder internen optischen Fasern ansprechen, können wir verschiedene Geschmäcker vollständig wahrnehmen und verstehen, obwohl wir weder essen noch schmecken.
Ende des Artikels//
◉ Video zur Schaffung eines künstlichen Geschmackssinns im Gehirn ohne Essen zu schmecken / Kategorie: Erfindungen von Ali Pourahmad
◉ Animationskünstler dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Musikkomponist dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Sprecher: Ali Pourahmad
◉ Sprache: Englisch
◉ Untertitel: Keine
◉ Wissenschaftliche Erfindungen von Ali Pourahmad
◉ Ali Pourahmads Science-Fiction-Filme
◉ Ali Pourahmad-Auszeichnungen
◉ Gemälde von Ali Pourahmad
◉ Ali Pourahmad Instrumentalmusik
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