تا حالا به عمل ساده‌ی قورت دادن فکر کردین؟ کاری که هر روز صدها بار بدون هیچ تلاشی انجامش میدیم. اما برای میلیون‌ها نفر تو دنیا، همین کار ساده یه چالش بزرگ و روزمره‌ست. مشکلی که بهش میگن «دیسفاژی» یا اختلال در بلع، و می‌تونه زندگی رو واقعاً سخت کنه.
وقتی یه لقمه غذا یا یه جرعه آب، دردسر میشه
اختلال در بلع یا دیسفاژی (Dysphagia)، یه مشکل جدیه که فقط به حس ناخوشایند گیر کردن غذا تو گلو ختم نمیشه. این افراد ممکنه دچار سوءتغذیه، کم‌آبی بدن و حتی مشکلات مرگباری مثل ذات‌الریه آسپیراسیون بشن. این یعنی وقتی غذا یا مایعات به جای مری، اشتباهی وارد ریه‌ها میشن و باعث عفونت خطرناکی میشن. دکترها اغلب نمی‌دونن دقیقاً چرا این اتفاق برای یه بیمار خاص میفته و ابزارهای فعلی هم خیلی وقت‌ها جوابگو نیستن.
قورت دادن؛ یه فرآیند پیچیده‌تر از اونی که فکر می‌کنیم!
وقتی ما چیزی رو قورت میدیم، مری (Esophagus) یا همون لوله غذا، با یه حرکت موجی شکل و هماهنگ، غذا رو به سمت معده هُل میده. ماهیچه‌های دیواره‌ی مری پشت سر هم منقبض و شل میشن تا این موج رو بسازن.
در نگاه اول ساده به نظر میاد، اما محقق‌ها با ابزارهای جدید فهمیدن که این فرآیند خیلی پیچیده‌تره. مثلاً، در انتهای مری یه دریچه هست به اسم «اسفنکتر تحتانی مری» (lower esophageal sphincter) که مثل یه سوییچ هوشمند عمل می‌کنه و فقط در لحظه‌ی مناسب باز میشه تا غذا وارد معده بشه.
یا یه پدیده‌ی جالب دیگه به اسم «مهار بلع متوالی» (deglutitive inhibition) وجود داره. یعنی اگه شما چند بار پشت سر هم و سریع چیزی رو قورت بدین، این عمل‌های بلع، جلوی همدیگه رو می‌گیرن و فقط انقباض آخریه که به سمت معده فرستاده میشه. تا امروز، هیچ مدلی وجود نداشت که بتونه تمام این حرکات پیچیده و مشکلات مربوط به اون رو شبیه‌سازی کنه.
یه مدل ریاضی برای باز کردن گره از کار بلع!
حالا، یه تیم از محقق‌های ژاپنی تو دانشگاه کیوشو، با همکاری دانشگاه‌های جوسای و هوکایدو، یه راه حل خلاقانه پیدا کردن: یه مدل ریاضی! این مدل در واقع یه شبیه‌سازی کامپیوتریه که کل فرآیند قورت دادن رو تقلید می‌کنه.
اونا این مدل رو با ترکیب معادله‌های ساده ریاضی و داده‌های «مانومتری با وضوح بالا» (high-resolution manometry) ساختن. مانومتری یه روش پیشرفته‌ست که فشار داخل مری رو با جزئیات خیلی دقیق اندازه می‌گیره و به دانشمندا نشون میده که ماهیچه‌ها دقیقاً چطور و با چه قدرتی دارن کار می‌کنن.
این مدل فقط حرکت ماهیچه‌ها رو نشون نمیده، بلکه سیگنال‌های عصبی که از مغز به مری میرسن و به ماهیچه‌ها دستور انقباض یا شل شدن میدن رو هم در نظر می‌گیره. حتی کارکرد اون دریچه هوشمند انتهای مری هم تو این مدل شبیه‌سازی شده.
کشف دلایل پنهان مشکلات بلع
جذابیت ماجرا اینجاست که محقق‌ها می‌تونن با تغییر دادن چندتا پارامتر ساده تو معادله‌هاشون، انواع و اقسام مشکلات بلع رو شبیه‌سازی کنن. جالبه که نتایج این شبیه‌سازی‌ها با شرایطی که قبلاً در «طبقه‌بندی شیکاگو» (Chicago Classification) توصیف شده، کاملاً مطابقت داره. طبقه‌بندی شیکاگو یه جور راهنمای استاندارد و بین‌المللی برای دسته‌بندی اختلالات حرکتی مری به حساب میاد.
این یعنی چی؟ یعنی دکترها که قبلاً شاید فقط یکی دو دلیل احتمالی برای مشکل یه بیمار پیدا می‌کردن، حالا می‌تونن با این مدل سناریوهای مختلفی رو تست کنن و به چندین دلیل پنهان برای مشکل هر بیمار برسن. این مدل حتی می‌تونه به تولید داروها هم سرعت بده، چون شرکت‌ها می‌تونن قبل از تست دارو روی انسان، اثرش رو توی این شبیه‌ساز امتحان کنن.
قدم بعدی چیه؟
البته این تازه اول راهه. به گفته‌ی پروفسور تاکاشی میورا، نویسنده‌ی اول این تحقیق، مدل فعلی فقط می‌تونه انقباض‌های مری رو در یک بُعد (از دهان تا معده) ردیابی کنه. تیم تحقیقاتی قصد داره اون رو به یه مدل دو بعدی ارتقا بده تا بتونه الگوهای پیچیده‌تری مثل «مری چکشی» (jackhammer esophagus) رو هم شبیه‌سازی کنه. تو این حالت، مری به خاطر انقباض‌های خیلی شدید و خشن، می‌پیچه و کج و کوله میشه!
هدف نهایی اینه که این مدل به دکترها برای پیدا کردن درمان‌های جدید کمک کنه و در نهایت، کیفیت زندگی بیمارانی که با مشکل دیسفاژی دست و پنجه نرم می‌کنن رو بهتر کنه. یه قدم کوچیک تو دنیای ریاضیات، اما یه جهش بزرگ برای سلامت انسان‌ها.
منبع: +
