“We Are Electric” oleh Sally Adee: Medgadget Mewawancarai Penulis

Tubuh manusia memiliki hubungan yang mendalam dengan listrik. Transmisi impuls listrik bertanggung jawab atas pergerakan anggota tubuh kita, fungsi organ kita, dan pembentukan serta ingatan. Tanda tangan dari berbagai sinyal listrik yang memancar dari tubuh kita dapat menjadi tanda kesehatan kita, dan sentakan listrik benar-benar dapat membawa kita kembali dari ambang kematian.

Tetapi sementara hal-hal ini telah lama diketahui tentang listrik yang terus-menerus mengalir melalui tubuh kita, yang baru-baru ini ditemukan adalah peran yang dimainkan oleh “bioelektrik” dalam pembentukan tubuh kita. Ternyata setiap jenis sel yang kita susun memiliki tanda bioelektrik yang unik, sinyal voltase yang digunakan untuk berkomunikasi dengan sel lain dan menyebabkan sel punca matang menjadi sel khusus. Misalnya, baru-baru ini ditemukan bahwa saat kita berkembang di dalam rahim, biolistrik bertanggung jawab untuk membimbing janin yang sedang tumbuh menjadi bentuk manusia normal dengan dua tangan, dua kaki, dua mata, dll., dan karenanya, gangguan dalam rahim ini. sinyal listrik dapat menyebabkan cacat lahir.

Pemahaman yang lebih besar tentang peran bioelektrik dalam sel kita dapat berdampak besar dalam pengobatan, memengaruhi cara kita mendekati rekayasa jaringan dan pengobatan regeneratif. Dan jika gangguan sinyal bioelektrik dapat menghentikan perbanyakan sel, mengganggu sinyal tegangan sel kanker dapat mencegahnya bermetastasis.

Dimensi dan sifat kelistrikan sel kita, jaringan yang dibentuknya bersama, dan gaya listrik yang terlibat dalam setiap aspek kehidupan dapat disebut “elektrome” kita, yang merupakan subjek dari Sally Adee, seorang ilmuwan lepas yang berbasis di London. dan penulis teknologi, membagikan semuanya dalam bukunya yang baru diterbitkan, We Are Electric. Buku ini mencakup penelitian selama lebih dari 200 tahun, mulai dari eksperimen Luigi Galvani pada kaki katak di akhir tahun 1700-an hingga popularitas “electroceuticals” dalam dekade terakhir. Namun terlepas dari sejarah penelitian yang panjang, listrik terapeutik juga memiliki bagian yang adil dari perdukunan dan tipuan, yang menurut Adee telah berdampak negatif terhadap laju penelitian di bidang ini, serta penerimaannya dalam pendidikan.

Sally cukup baik untuk memberi tahu kami lebih banyak tentang pembuatan We Are Electric dan apa yang menurutnya mungkin akan terjadi pada elektrome manusia.

Scott Jung, Medgadget: Bisakah Anda berbagi sedikit tentang latar belakang Anda dan bagaimana Anda akhirnya menulis tentang kode kelistrikan tubuh?

Sally Adee: Saya memulai karir jurnalisme saya di majalah teknik bernama IEEE Spectrum, di mana saya menulis tentang perangkat keras dan perangkat lunak yang diperlukan untuk membuat antarmuka saraf, misalnya untuk mengintegrasikan prostetik ke dalam sistem saraf. Ini adalah pertemuan pertama saya dengan ide-ide tentang membaca dan menulis melalui sinyal listrik endogen otak.

Banyak orang telah mencoba menguraikan dan memanipulasi “kode saraf” ini. Saya menghabiskan banyak waktu untuk mencoba memahami cara kerja listrik endogen di otak kita, dan bagaimana Anda dapat berinteraksi dengannya menggunakan perangkat elektronik. Jadi ketika saya bertemu dengan peneliti bioelektrik Michael Levin dan dia mengusulkan bahwa sistem saraf hanyalah salah satu dari beberapa mekanisme pensinyalan bioelektrik dalam tubuh, saya jatuh ke dalam lubang kelinci yang dalam. Saya mulai membaca makalah akademik yang belum pernah saya dengar, tentang pensinyalan listrik dalam perkembangan dan penyembuhan luka – bukan di publikasi khusus tetapi di tempat-tempat seperti Alam. Tapi listrik bukanlah bagian dari kerangka kerja yang diterima tentang bagaimana tubuh bekerja. Tapi kenapa? Kemudian saya mulai membaca sejarah tentang salah langkah penerapan kelistrikan dalam biologi. Jujur dari situ bukunya baru mau nulis sendiri.

Medgadget: We Are Electric menjelajahi banyak aplikasi listrik yang berbeda dalam pengobatan. Beberapa dianggap sebagai perdukunan, beberapa gagal karena politik, dan banyak yang tidak dapat dipelajari pada manusia yang cukup untuk memvalidasi klaim tersebut. Menurut Anda, apa aplikasi biolistrik yang paling menjanjikan saat ini?

Adee: Saat ini, aplikasi jangka pendek yang paling menjanjikan adalah dalam konteks ilmu saraf. Misalnya, Grégoire Courtine dan Jocelyne Bloch sedang mengerjakan bypass saraf yang mengambil sinyal niat dari otak dan mengarahkannya melewati cedera tulang belakang untuk menggerakkan neuron yang tersisa di tulang belakang. Ini adalah hal yang luar biasa.

Ada begitu banyak cara stimulasi listrik digunakan untuk menyesuaikan penyakit dan gangguan pada sistem saraf. Dan itu terutama karena pensinyalan listrik dipahami sebagai mekanisme yang tidak kontroversial dalam ilmu saraf. Jadi orang telah menghabiskan uang dan waktu dan sumber daya lainnya untuk menyelidiki bagaimana memanipulasi dan memahami sinyal-sinyal listrik ini, untuk mendapatkan keuntungan besar.

Kami belum memiliki sumber daya yang dilemparkan ke cara lain pensinyalan listrik bekerja dalam biologi. Jadi misalnya fungsinya dalam penyembuhan luka, atau dalam perkembangan, atau bahkan mungkin dalam kanker.

Untuk penyembuhan luka yang mulai berubah. Proyek DARPA senilai $16 juta memiliki bioelektrik sebagai bagian dari rangkaian mekanisme yang ingin digunakannya untuk mempercepat penyembuhan luka bencana. Sekarang semakin banyak proyek seputar pemanfaatan medan listrik endogen yang dihasilkan oleh tubuh untuk menyembuhkan luka. Dalam gema awal neuroteknologi, proyek-proyek baru ini awalnya difokuskan untuk membantu pasien yang intervensi teknologi baru adalah upaya terakhir, seperti orang yang memiliki bisul yang tidak dapat disembuhkan. Jika perangkat ini berfungsi, uang akan mengikuti, dan dari sana sisanya. Iklan mudah-mudahan orang-orang akan mulai melihat gambaran besarnya dan mulai mengeluarkan uang untuk beberapa ilmu dasar yang sangat mendasar seputar elektrome.

Medgadget: Menurut Anda, apa rintangan terbesar untuk adopsi bioelektrik yang lebih luas?

Adee: Saya pikir ini masalah naratif – sains tunduk pada mode seperti halnya usaha manusia lainnya. Dan narasinya sekarang adalah bahwa gen adalah bintang perkembangan sel, kanker. Jika Anda memahami genetika, Anda memahami semuanya. Tapi ada pemain lain, sifat kelistrikan sel.

Sekarang ada kesadaran yang berkembang sangat lambat tentang betapa pentingnya fungsi sinyal listrik yang menggerakkan semua bit ini. Jika kita dapat mengembangkan program luas untuk mempelajari apa yang mendasari semua fungsi kelistrikan ini – dan bagaimana pengaruhnya terhadap ekspresi gen, pelepasan hormon, dan perubahan mekanis, saya pikir semua hal lainnya akan beres dengan sendirinya. Pemahaman adalah langkah pertama, menghasilkan wawasan, teknologi, dan hipotesis baru, dan ini menjadi siklus kebajikan yang menciptakan kemajuan, seperti yang telah kita lihat dalam ilmu saraf.

Tapi itu harus dimulai dengan kesadaran bahwa hal-hal ini benar-benar ada dan bukan mimpi demam dukun.

Medgadget: Anda membahas kesulitan bioelektrik diterima oleh komunitas akademik karena berbagai alasan: ini lintas disiplin, secara historis tidak adil dikaitkan dengan perdukunan, dan ini masih merupakan bidang penelitian yang relatif baru. Bagaimana Anda membayangkan bahwa penggabungan bioelektrik ke dalam kurikulum akademik sarjana atau pascasarjana idealnya bagi Anda?

Adee: Sungguh pertanyaan yang sangat bagus dan yang telah saya perjuangkan sejak diterbitkan.

Itu telah diajukan oleh banyak orang yang berhubungan setelah membaca buku saya. Beberapa ingin tahu bagaimana anak-anak mereka dapat mempelajari hal ini di sekolah. Yang lain ingin tahu jalan apa yang bisa mengarah ke studi pascasarjana formal di bidang biolistrik.

“Oh, mudah sekali” pikir saya dan meneruskannya ke editor di jurnal Bioelectricity. Faktanya, itu tidak “mudah”. Beberapa peneliti memang berpikir Anda dapat memulai dengan kurikulum ilmu saraf standar yang berfokus pada elektrofisiologi, yang akan membawa Anda dengan rapi ke fisika saluran ion. Dari sana Anda akan menjelajahi saluran ion di sel lain, dalam perkembangan dan penyembuhan, dalam onkologi, dan bagaimana semuanya berinteraksi dengan genetika.

Namun, yang lain tidak setuju bahwa itu harus diajarkan secara formal sama sekali. Mereka menyukai jalur yang ditentukan sendiri, non top down yang telah mengarahkan para peneliti biolistrik saat ini untuk menemukan jalan mereka ke topik tersebut.

Dan mereka ada benarnya – semua penyerbukan silang yang tidak terstruktur ini tentu menghasilkan komunitas penelitian yang bersemangat. Semua orang ini dengan semua latar belakang mereka yang berbeda yang telah mereka ambil dari berbagai disiplin ilmu asal mereka, pengetahuan dan alat yang mereka bagikan telah menghasilkan begitu banyak wawasan dan koneksi baru selama kurang lebih 25 tahun terakhir.

Namun semenarik apa pun itu, seorang peneliti memberi tahu saya bahwa penelitian biolistrik saat ini berada di tempat astronomi ketika Galileo pertama kali menggunakan teleskop. Beberapa tahun berikutnya hanyalah tumpah ruah dari buah yang menggantung rendah. Di sini bulan, di sana bulan, di mana-mana bulan bulan! Namun pada akhirnya, apakah ada titik di mana Anda perlu bekerja keras dan memformalkan disiplin? Entahlah, itu hampir seperti pertanyaan untuk Kuhn atau Popper.

Medgadget: Anda menutup buku dengan menyebutkan beberapa alat yang sedang dikembangkan untuk lebih memahami elektrome manusia, tetapi tetap singkat karena keterbatasan ruang. Bisakah Anda berbagi tentang alat favorit yang tidak dapat Anda bahas di buku?

Adee: Pasti xenobot. Mereka adalah robot (mungkin?) yang terbuat dari sel kulit katak hidup yang telah dihilangkan dari batasan bioelektrik di lingkungan inang sebelumnya. Saya hanya menyebutkannya dalam satu konteks tertentu dalam buku ini, tetapi hal-hal ini akan menjadi sangat penting bagi begitu banyak penelitian dan ilmu terapan. Jauh dari sinyal yang menentukan perilaku dan identitas mereka, sel-sel ini dibebaskan untuk mencari tahu apa yang akan mereka lakukan jika mereka dapat menentukan nasib mereka sendiri. Sebagai subjek penelitian, ini bisa memberi tahu kita banyak hal tentang kekuatan sinyal bioelektrik di dalam tubuh.

Lainnya adalah baterai yang sedang dikembangkan oleh para ilmuwan MIT yang dapat menggerakkan implan otak dengan elektron yang disedot dari glukosa dalam cairan serebro-spinal. Jika kita dapat mengetahui cara memberi daya pada perangkat di dalam tubuh dengan sumber daya yang sepenuhnya biologis, sekarang Anda telah mengurangi risiko implan ini secara substansial, dan ini adalah cara lain menuju data jangka panjang yang lebih baik.

Media: “Pemeran karakter” We Are Electric termasuk beberapa hewan: katak, cumi-cumi, salamander, fucus laut, dan bahkan telur kelinci yang tidak dibuahi! Apa salah satu contoh favorit Anda tentang biomimikri hewan atau kemampuan hewan yang menakjubkan yang Anda temukan dalam penelitian Anda?

Adee: Anda akan menemukan katak kecil duduk di bagian bawah halaman judul setiap buku versi Amerika. Editor saya yang luar biasa di Hachette, Mollie Wiesenfeld, berhasil meyakinkan penerbit untuk memperingati makhluk kecil yang cantik ini atas pengorbanan mereka dalam pelayanan biolistrik. Saat menulis buku, saya jatuh cinta dengan hewan-hewan ini lebih dari sebelumnya (saya sudah memiliki tato katak panah beracun di bahu saya). Kontribusi mereka yang tidak disengaja untuk penelitian biolistrik membuat saya sedih dan mual – mereka ditarik dan dipotong-potong, dipotong menjadi pita, dipotong menjadi baterai horor tubuh. Dalam lebih dari satu contoh, area di sekitar pusat ilmiah yang digunakan untuk menyelidiki fungsi bioelektrik kehabisan katak.

Inilah mengapa hewan penelitian yang paling membuat saya bersemangat di dunia adalah digital twin. Saya harap kita tidak terlalu jauh dari masa depan di mana model hewan dapat semakin digantikan oleh replika digital orang dan sistem dengan ketelitian tinggi, yang akan menawarkan substrat yang lebih langsung untuk eksperimen daripada proxy yang tidak sempurna ini yang hanya menderita karena itu. bisa (sering) membawa kita ke jalan taman.

We Are Electric sekarang tersedia di toko buku di mana saja, dan online.