Pamumuhunan sa mga Tagumpay ng Nobel Prize – Neurons at Arkitektura ng Utak

Kasaysayan ng Nobel Prize

Ang Nobel Prize ay ang pinaka-prestihiyosong gantimpala sa mundo ng agham. Ito ay nilikha alinsunod sa Testamento ni G. Alfred Nobel upang magbigay ng gantimpala “sa mga nagbigay ng pinakamalaking benepisyo sa sangkatauhan sa nakaraang taon” sa pisika, kimika, pisyolohiya o medisina, panitikan, at kapayapaan. Ang ikaanim na gantimpala ay kalaunan nilikha para sa agham pang-ekonomiya ng Swedish central bank.

Ang desisyon kung kanino ipagkakaloob ang gantimpala ay nasa kamay ng maraming Swedish na akademikong institusyon.

Mga Alalahanin sa Pamana

Ang desisyon na lumikha ng Nobel Prize ay dumating kay Alfred Nobel matapos niyang basahin ang kanyang sariling obituaryo, dahil sa isang pagkakamali ng isang pahayagang Pranses na maling naunawaan ang balita tungkol sa pagkamatay ng kanyang kapatid. Pinamagatang “Ang Mangangalakal ng Kamatayan ay Patay Na”, binatikos ng artikulong Pranses si Nobel dahil sa kanyang imbensyon ng mga usok‑walang eksplosibo, kung saan ang dinamita ang pinakakilalang isa.

Ang kanyang mga imbensyon ay lubhang nakaimpluwensya sa paghubog ng makabagong digmaan, at bumili si Nobel ng isang napakalaking pabrika ng bakal at bakal upang gawing pangunahing tagagawa ng sandata. Bilang una siyang kimiko, inhinyero, at imbentor, napagtanto ni Nobel na ayaw niyang ang kanyang pamana ay maging isang tao na kilala dahil kumita ng malaking kayamanan sa digmaan at kamatayan ng iba.

Nobel Prize

Sa kasalukuyan, ang Kayamanan ni Nobel ay nakalagay sa isang pondo na ini-invest upang lumikha ng kita para pondohan ang Nobel Foundation at ang gintong berde na medalya, diploma, at gantimpalang pera na 11 milyong SEK (humigit‑kumulang $1M) na ibinibigay sa mga nanalo.

Pinagmulan: Britannica

Kadalasan, hinahati ang pera ng Nobel Prize sa ilang nanalo, lalo na sa mga larangan ng agham kung saan karaniwan ang 2 o 3 nangungunang pigura na magkasamang nag-ambag sa isang makasaysayang tuklas.

Sa paglipas ng mga taon, ang Nobel Prize ay naging ANG gantimpala sa agham, sinusubukang balansehin ang teoretikal at napaka‑praktikal na mga tuklas. Ipinagkaloob nito ang mga tagumpay na naglatag ng pundasyon ng makabagong mundo, tulad ng radioaktibidad, antibiotiko, X‑ray, o PCR, pati na rin ang pundamental na agham tulad ng pinagmumulan ng enerhiya ng araw, ang karga ng elektron, istruktura ng atom, o superfluididad.

Pag-unawa sa Ating mga Utak

Ang kalikasan ng isipan ng tao at katalinuhan ng hayop ay matagal nang paksa ng pilosopikal na debate sa loob ng libu‑libong taon. Sa mahabang panahon, ito ay karamihan ay batay sa opinyon at prekonsepto na nagdidikta kung aling pananaw ang magiging dominante.

Nagbago ito sa pag-usbong ng makabagong neuroscience. Sa pagtuklas ng mga neuron at ang kanilang kakayahang magpadala ng mga elektrikal na signal, naging realistiko ang ideya ng pag-aaral ng indibidwal na neuron upang ipaliwanag ang kumplikadong mekanismo ng pag-iisip.

Pinagsama ito sa mga pag-aaral sa hayop at eksperimental na sikolohiya upang magbigay ng unang tunay na pananaw kung paano gumagana ang ating mga utak.

Ang pagtuklas ng “signal transduction in the nervous system” ay ginawaran ng Nobel Prize sa Medisina noong 2000. Ang Neurology ay isang larangan na ginawaran ng prestihiyosong gantimpalang ito, pati na rin ang ang Nobel Prize sa Medisina noong 2021 “para sa kanilang mga tuklas ng mga reseptor para sa temperatura at haplos”.

Gayunpaman, isang posibleng mas kahanga‑hang tuklas ang ginawaran ng ang Nobel Prize sa Medisina noong 2014, “para sa kanilang mga tuklas ng mga selula na bumubuo ng isang sistema ng pagpoposisyon sa utak”. Sa esensya, natuklasan na ang mental na pagmamapa ng ating utak sa kapaligiran ay pisikal na naroroon sa isang katulad na neuronal na mapa sa isang tiyak na bahagi ng utak.

Ang kalahati ng gantimpalang ito ay inilalaan kay John O’Keefe at isang ikapat ng parehong May‑Britt Moser at ang kanyang asawa, Edvard I. Moser.

Pinagmulan: Nobel Prize

Paglikha ng Pakiramdam ng Lugar

Ang unang ideya na ang utak ay maaaring lumikha ng koneksyon sa pagitan ng mga lugar at pangyayari sa pamamagitan ng semi‑conscious na pag-iisip ay inilarawan ng eksperimental na sikologo na si Edward Tolman.

Sa pagmamasid sa mga hayop, inihinuha ni Tolman noong 1948 na ang mga hayop ay mental na nag-uugnay ng mga lugar at pangyayari, lumilikha ng isang mental na mapa na nagpapahintulot sa kanila na mag-navigate sa isang lugar at mag‑ugnay ng mga lokasyong hindi magkaugnay.

Ang ideyang ito ay napatunayan na tama, ngunit nangangailangan ng mas advanced na mga teknik upang masimulan ang pag‑aaral sa aktibidad ng utak mismo.

Si John O’Keefe ay may pagsasanay sa physiological psychology, isang larangan na tumatalakay sa epekto ng biyolohikal na estruktura sa mga mental na phenomena. Noong huling bahagi ng 1960s, sinimulan niyang pag-aralan ang aktibidad ng mga neuron sa utak ng daga kaugnay ng kanilang galaw at lokasyon, gamit ang mga implant na microwire.

Pinagmulan: Research Gate

Dahil sa advanced na metodong ito ng pagsukat, maaaring pag-aralan ang aktibidad ng utak kapag ang hayop ay malayang gumagalaw, na ginagaya ang natural na pattern ng pag-uugali.

Dito naging natatangi ang pananaliksik ni John O’Keefe, dahil ang mga naunang mananaliksik na nagre‑record ng hippocampal activity ay nilimitahan ang kanilang pagsisiyasat sa mga restriktibong gawain o mahigpit na stimulus‑response protocol.

Sa paggawa nito, natuklasan niya ang isang klase ng mga neuron na tinatawag na “place cells,” na matatagpuan sa hippocampus ng daga, isang lugar na kilala bilang pisikal na lokasyon ng maraming memory‑related na mental na mekanismo.

Pinagmulan: Nobel Prize

Hipocampo at Mga Place Cell

Ang hipocampo ay kilala mula pa noong 1950s bilang sentro ng memory‑related na pag‑function ng utak. Halimbawa, ang pagkawala ng parehong hipocampus sa mga pasyenteng tao ay nagdudulot ng matinding kakulangan sa memorya.

Kabilang dito ang pagkawala ng kakayahang mag‑encode ng bagong alaala habang kaya pa pa‑retrie‑ve ang mga lumang alaala. Gayunpaman, may mas kawili‑wang ebidensya, tulad ng kung paano ang mga driver ng taxi sa London, na sumasailalim sa masusing pagsasanay upang matutunan ang libu‑libong kalye, ay nagkakaroon ng mas malalaking volume ng hipocampus kumpara sa mga kontrol na paksa sa panahon ng kanilang pagsasanay.

<p Natuklasan ni O’Keefe na ang mga place cell ay mag‑activate kapag ang hayop ay nasa isang tiyak na lokasyon. Sa sistematikong pagsubok, ipinakita rin niya na hindi ito tugon sa partikular na stimulus, tulad ng kulay o presensya ng pagkain. Sa halip, ang mga neuron ng lugar ay nag‑activate kapag ang hayop ay nasa partikular na spot at humihinto kapag umalis ito.

Bawat place cell ay hindi nakatuon sa isang tiyak na lokasyon; sa halip, bawat lokasyon at kapaligiran ay mag‑fire ng isang tiyak na kombinasyon ng mga place cell, na kahalintulad ng isang komplikadong coordinate system.

Karagdagang Diskubre Tungkol sa Mga Place Cell

Sa mas malalim na pagsisiyasat, natuklasan ni O’Keefe na ang aktibidad ng mga place cell ay nag‑re‑arrange kapag ang daga ay na‑expose sa isang bagong kapaligiran. At kapag nakuha na, ang natutunang pattern ay nananatili. Ito ay nagbibigay ng matibay na batayan upang teoriyahin na ang mga place cell ay bumubuo ng cellular substrate para sa memorya.

Ang ideya ng isang “cellular mapping” ay nagdulot ng malaking kontrobersiya bago ito mas malawak na tinanggap. Binuksan nito ang daan sa karagdagang eksplorasyon ng pisyolohikal na batayan ng memorya. Sa pagkakataong ito, ang paghahanap ng mga bagong uri ng neuron at ang pagbibigay‑pansin sa kanilang eksaktong lokasyon ay nagbigay ng nawawalang piraso sa puzzle kung paano gumagana ang spatial memory.

Isang Grid ng Utak para sa Pagmamapa ng Mundo

Ang pagtuklas ng mga place cell ay nag‑focus ng pananaliksik sa spatial memory sa hippocampus. Gayunpaman, karamihan ng stimulus ng hippocampus ay nagmumula sa isang estruktura sa dorsal na gilid ng utak ng daga na tinatawag na entorhinal cortex. Kaya, ang lugar na ito ang naging sentro ng pananaliksik nina May‑Britt at Edvard Moser.

Pinagmulan: Bright Focus

Ipinakita ng ilang naunang pananaliksik na ang entorhinal cortex ay naglalaman ng mga selula na may katulad na katangian sa mga place cell ng hippocampus. Subalit, sila ang Mosers na nakahanap ng ganap na bagong uri ng selula, tinatawag na grid cells, sa bahaging ito ng utak.

Hexagonal na Pattern ng Grid Cells

Ang mga grid cell ay matatagpuan sa mga tiyak na node na lahat ay magkasama sa isang napaka‑regular na hexagonal na pattern. Ang ganitong pattern ng grid ay hindi pa kailanman naobserbahan sa utak dati. Mabilis ding napansin na ang pag‑labas nito ay hindi basta aksidente kundi isang mahigpit na reguladong proseso ng komplikadong network activity.

Pinagmulan: Nobel Prize

Higit pang kawili‑wiling natuklasan, ang mga grid cell ay natagpuan na nakabaon sa isang network na binubuo ng mga head direction cell at border cell, at mga selula na may parehong head at border function nang sabay.

Ang mga head cell ay kilala bilang kompas at nag‑activate lamang kapag ang ulo ng hayop ay nakaturo sa isang tiyak na direksyon. Samantala, ang mga border cell ay nag‑activate kapag ang daga ay nakatagpo ng pader o hadlang.

Natuklasan din ng mag‑asawang Moser na ang grid, head, at border cells ay lahat nag‑project ng neural connections patungo sa mga hippocampal place cell.

Sama‑sama, ang karagdagang pananaliksik nina Moser at O’Keefe ay nagpapatunay na ang “coordinate system” ng place cell ay na‑activate at na‑regulate ng mga grid cell at border cell, sa isang komplikadong 2‑layer system na nagma‑map sa mga neuron ng aktwal na pisikal na kapaligiran.

Pinagmulan: Nobel Prize

Isang Napanatiling Mekanismo sa Lahat ng Mammal

Bagaman karamihan ng pananaliksik ay isinagawa sa mga daga (para sa praktikal, gastos, at etikal na kadahilanan), ang pananaliksik sa mga place at grid cell ay malamang na totoo rin para sa ibang mammal, kabilang ang tao.

Natuklasan ang mga place‑like cell sa tao noong 2003, at ang mga grid‑like cell noong 2010, na nagbibigay ng karagdagang indikasyon na ang sistemang ito ay napreserba sa buong ebolusyon. Hindi ito nakakagulat, dahil sa pangkalahatan, ang hippocampal‑entorhinal na estruktura ay mahusay na napreserba sa lahat ng mammal. Kahit sa mga hindi‑mammal na vertebrate, maaaring matagpuan ang mga katulad na hippocampal‑like na estruktura, na nagmumungkahi na ang mekanismong ito ay napakatanda at napreserba sa napaka‑iba‑ibang species.

Ang location memory na naka‑encode sa mga place cell ay “re‑played” din habang natutulog, marahil nagdudulot ng konsolidasyon ng pattern at ang susunod na pag‑preserba ng memorya sa pangmatagalan.

Sa kabuuan, ang mga tuklas na ito ay nagbibigay ng matibay na batayan para ipaliwanag ang neuron‑level na location memory at aktibidad ng utak.

Mga Aplikasyon

Pagbubukas ng Kumplikasyon ng Utak

Ang gawaing pananaliksik na ito ay tungkol sa mga pundamental na function ng utak. Gayunpaman, ito ay may napakaraming potensyal na aplikasyon, tulad ng karamihan sa iba pang Nobel Prize na nakatuon sa neurology. Ito ay dahil ang utak ay isang lubhang komplikadong organ na mahirap gamutin. Ito ay nakatago ng blood‑brain barrier, na humaharang sa maraming kemikal o bioteknolohikal na paggamot na maging epektibo. Isa rin itong napaka‑komplikadong organ. Ang pag‑aaral nito ay mahirap, dahil karamihan ng aktibidad ay transient at elektrikal, na may limitadong kemikal na signal sa synapse ng mga neuron.

Ang ilang siyentipiko, tulad ng na nanalo ng Nobel Prize na si Penrose (para sa hindi kaugnay na pananaliksik sa pagbuo ng black hole), ay pinaghihinalaang maaaring lumitaw ang kamalayan mula sa mga quantum phenomenon. Isang ideyang ngayon ay pinatunayan sa pagtuklas ng mga quantum effect mula sa microtubules ng mga neuron.

Kaya sa pangkalahatan, ang mga therapy na target ang utak ay malamang na mangailangan ng napakalalim na pag‑unawa kung paano nililikha at pinoproseso ng utak ang memorya, kamalayan, at persepsyon.

Klinikal na Pangangailangan

Ang pagkawala ng memorya ay isa sa mga unang at pinaka‑problemadong sintomas ng maraming neurodegenerative disease, tulad ng age‑related dementia at Alzheimer’s disease. Ipinakita nina O’Keefe at ng kanyang koponan na sa mga animal model para sa Alzheimer’s, ang pagkasira ng mga place cell ay may kaugnayan sa pagkasira ng spatial memory.

Dahil ang hippocampal formation ay isa sa mga unang estruktura na apektado sa Alzheimer’s disease, ang mas malalim na pag‑unawa sa mga mekanismo ng utak ay maaaring magbukas ng mga bagong therapeutic option.

Pamumuhunan sa Neurology

Ang Neurology ay isa sa pinaka‑advanced na larangan ng biology at medisina ngayon. Ang kahalagahan nito ay lumalaki dahil sa pagtanda ng populasyon, kung saan ang age‑related na psychological at brain disease ay lumalawak na isyu.

Pinag‑usapan namin nang mas detalyado kung paano ito maaaring maging “susunod na malaking bagay” para sa sektor ng pharmaceutical sa “The Next Blockbuster Therapies: Curing Neurological Disorders.”

Isa rin ito ang pokus ng pinaka‑advanced na teknolohiya, tulad ng, halimbawa, ang “brain chips” ng Neuralink na may kaugnayan kay Elon Musk.

Pinagmulan: Neuralink

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kaugnayan sa neurology sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na broker sa USA, Canada, Australia, UK, at pati na rin sa maraming ibang bansa.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na kumpanya, maaari ka ring tumingin sa mga biotech ETF tulad ng iShares Neuroscience and Healthcare ETF (IBRN), o ang Tema Neuroscience and Mental Health ETF (MNTL), na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa mga stock na may kaugnayan sa neurology.

Mga Kumpanya sa Neurology

1. BrainStorm Cell Therapeutics

Hindi lahat ng neurology biotech na kumpanya ay umaasa sa mga bagong gamot. Ang iba ay literal na sinusubukang ayusin ang utak nang direkta, kabilang ang pagdaragdag ng mga bagong selula sa nervous system ng pasyente sa pamamagitan ng stem cell therapy.

Ito ang estratehiyang sinusunod ng BrainStorm Cell Therapeutics, na gumagamit ng stem cell upang pagalingin o bawasan ang pinsala ng mga neurological disease.

Gumagamit ang BrainStorm Cell ng ang kanilang autologous cellular technology platform (NurOwn®): kinukuha ng kumpanya ang mga selula ng bone marrow ng pasyente at ginagawang mga neuron at iba pang nerve cell. Ito ay isang maikling proseso, tumatagal lamang ng 7 araw.

Ang prosesong ito ay lumilikha ng mga nerve cell na may genetic code ng pasyente, na nag-aalis ng panganib ng incompatibility o pagtanggi sa mga transplant na selula.

Pinagmulan: Brainstorm Cell

Ang BrainStorm ay nakatuon sa mga neurological disease tulad ng Multiple Sclerosis, Alzheimer’s, Parkinson’s, Huntington’s Disease, o Autism Spectrum Disorder.

Ang paggamot para sa ALS ay ang tanging nasa phase 3, na may pag‑asa na mabilis na maaprubahan, at ang paunang resulta ay tila nagpapahiwatig na makakatulong ito kung gagamitin nang maaga upang pabagalin ang pag‑usad ng sakit.

Pinagmulan: Brainstorm Cell

Sa malayong hinaharap, maaari nating isipin na ang ganitong therapy na binuo ng BrainStorm ay makakapag‑“regrow” ng nasirang selula, posibleng may pokus sa ultra‑specialized na neuron tulad ng place, grid, at border cell.

2. BICO Group AB (BICO.ST)

Isa sa mga paraan upang pag‑aralan ang utak at mga ugat ay ang paggamit ng cerebral organoids. Ang mga artipisyal na nilikhang mini‑utak na ito ay maaaring gamitin upang gayahin sa laboratoryo ang reaksyon ng mga neuron sa posibleng therapy, na tumutulong sa mga mananaliksik na makahanap ng lunas para sa tunay na utak.

Tinalakay namin nang mas detalyado kung paano ito gumagana at ang pinakabagong pag‑unlad sa larangang ito sa “Meaningful Steps Toward Organoid Intelligence Being Taken.”

Kamakailan, mas komplikadong cerebral organoid ang na‑3D print ng mga mananaliksik sa University of Wisconsin–Madison. Ginawa nila ito gamit ang isang Cellink bioprinter, na nagbubukas ng bagong potensyal para sa makinang ito sa neuroscience research.

Pinagmulan: Cellink

Noong 2021, ang Cellink ay pinalitan ng pangalang BICO Group, kasunod ng kanilang pag‑acquire ng Cytena noong 2019 at Scienion noong 2020.

Ang Cellink pa rin ang brand name para sa bahagi ng negosyo na nagpo‑focus sa bioprinting. Ang ideya ay muling gamitin ang mga 3D printing method upang lumikha ng on‑demand na 3D tissues o organs. (Maaaring basahin ang talakayan tungkol dito sa “3D Printing Human Organs – How Realistic Is It?”).

Bioprinting ay kumakatawan sa halos 1/5^th ng negosyo, habang ang bioscience automation segment ay gumagawa ng higit sa 3/5^th ng kita.

Pinagmulan: BICO Group AB

Bagaman hindi nag-iisa sa larangan, ang Cellink ay malinaw na isang napaka‑advanced na tagagawa ng kagamitan para sa bioprinting. Ang tagumpay ni Pr Zhang gamit ang mga makinang ito ay nagpapakita ng kanilang potensyal sa pananaliksik sa neurology, isang larangan na hindi pa talaga gumagamit ng bioprinting sa kasalukuyan.

Sa pangmatagalang pananaw, malamang na ang mga kumpanya ng bioprinting ay mag‑evolve mula sa pagiging tagapag‑provide ng mga tool sa mga mananaliksik tungo sa pagiging supplier ng mga pharmaceutical company para sa bioprinting therapies para sa mga pasyente. Ito ay magbabago nang lubusan sa dami ng mga bioprinter na ginagamit at, higit sa lahat, sa dami ng consumables na nabebenta bawat buwan.

Ito ay kaparehong proseso na nangyari sa iba pang mga tagagawa ng kagamitan sa biolab, kabilang ang mga genome sequencing machine mula sa PacBio (PACB) at Illumina (ILMN), na nagtatapos sa paggawa ng 80% ng kanilang kita mula sa paulit‑ulit na benta ng consumables.