ชั่วขณะหนึ่ง ภาพยนตร์บันทึกเหตุการณ์ขณะที่กลุ่มเซลล์ภูมิคุ้มกันต่อสู้กันเพื่อต่อต้านการรุกรานของแบคทีเรียวัณโรค เมื่อวิ่งไปยังตำแหน่งของเนื้อเยื่อปอดที่ติดเชื้อ เซลล์จะสร้างทรงกลมที่ซับซ้อนของเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ทำงานอยู่ เซลล์ภูมิคุ้มกันที่ตายแล้ว เนื้อเยื่อปอด และแบคทีเรียที่ติดอยู่ ที่น่าทึ่งคือไม่มีเนื้อเยื่อปอดหรือแบคทีเรียที่ได้รับอันตรายในการสร้างภาพยนตร์เรื่องนี้รูปภาพของสุขภาพ ในรูปแบบตัวแทน (ซ้าย) เซลล์ภูมิคุ้มกันตอบสนองต่อการติดเชื้อวัณโรคโดยการสร้างแกรนูโลมา Macrophages (สี่เหลี่ยมสีเขียว) รีบไปที่ไซต์ซึ่งพวกมันจะติดเชื้อ แมคโครฟาจที่ติดเชื้อเรื้อรัง (สีแดง) จะตาย อย่างไรก็ตาม ทีเซลล์สีม่วงสามารถสั่งให้แมคโครฟาจทำงาน (สีน้ำเงิน) และฆ่าแบคทีเรียวัณโรคได้ พื้นที่สีน้ำตาลแสดงถึงเนื้อเยื่อปอดที่ตายแล้ว และช่องสี่เหลี่ยมสีเหลืองคือความเข้มข้นของแบคทีเรียนอกเซลล์ Granuloma จริง (ขวา) จากลิงแสมที่ติดเชื้อวัณโรคมีรูปร่างและองค์ประกอบคล้ายกัน
KIRSCHNER มหาวิทยาลัย มิชิแกน; PL LIN และ E. KLEIN มหาวิทยาลัย พิตต์สเบิร์ก
การทำงานของสมอง โรคอัลไซเมอร์ฆ่าได้โดยการสร้างแผ่นโลหะในสมองซึ่งสร้างจากเส้นใยเบต้า-อะไมลอยด์ ในแบบจำลอง in-silico ด้านซ้าย เซลล์ภูมิคุ้มกันที่เรียกว่า microglia (ดาวสีแดง) และ astrocytes (ดาวสีน้ำเงิน) รวมกันอยู่ในเซลล์ประสาทที่เป็นโรค เบต้า-อะไมลอยด์ที่ละลายน้ำจะแสดงเป็นเฉดสีแดง และเบต้า-อะไมลอยด์ที่เป็นเส้นๆ จะแสดงด้วยจุดสีเหลือง แผ่นป้ายของ Real Alzheimer ด้านขวาแสดงแอสโตรไซต์ที่เปื้อนสีม่วง
เอเดลสไตน์–เคเชท; C. SCHWAB/ มหาวิทยาลัย บริติชโคลัมเบีย
เซลล์ภูมิคุ้มกันแต่ละเซลล์เป็นการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งตั้งโปรแกรมให้ต่อสู้กับแบคทีเรียวัณโรคเสมือนบนเนื้อเยื่อปอดจำลองสี่เหลี่ยมจัตุรัส ในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์ เซลล์นักรบเหล่านี้สร้างโครงสร้างตามธรรมชาติที่คล้ายกับแกรนูโลมาซึ่งนักวิจัยทางการแพทย์ได้บันทึกไว้ว่าปอดของมนุษย์ต่อสู้กับวัณโรค
ลงชื่อ
การจำลองที่สร้างขึ้นโดย Denise Kirschner จาก University of Michigan ใน Ann Arbor เป็นตัวอย่างของเทคนิคใหม่ที่เรียกว่าการสร้างแบบจำลองจากตัวแทน เครื่องมือใหม่ในโลกของการวิจัยทางการแพทย์อาศัยพลังการคำนวณแทนเนื้อเยื่อและหลอดทดลอง กลุ่มนักวิจัยที่กำลังเติบโต ซึ่งรวมถึง Kirschner คาดการณ์ว่าการสร้างแบบจำลองจากตัวแทนจะนำไปสู่ความเข้าใจที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนภายในร่างกายมนุษย์
ตัวแทนในแบบจำลองคือผู้เล่นแต่ละคน—เซลล์ภูมิคุ้มกันในตัวอย่างวัณโรค ผู้เล่นแต่ละคนได้รับการตั้งโปรแกรมด้วยกฎที่ควบคุมพฤติกรรม จากนั้นนักวิจัยที่เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ก็ปล่อยให้เจ้าหน้าที่มีอิสระในการร่วมมือ แข่งขันกัน หรือฆ่ากันเอง ในขณะเดียวกัน เจ้าหน้าที่ต้องสำรวจสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งคุณสมบัติอาจแตกต่างกันไปตามพื้นที่และเวลา
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดการกับการลุกลามของโรคภายในแบบจำลองได้โดยการเปลี่ยนตัวการหรือสภาพแวดล้อม จากนั้นเฝ้าดูว่าเกิดอะไรขึ้น ตรงข้ามกับการทดลองทางชีววิทยาแบบ in vivo หรือ in vitro แบบดั้งเดิม การทดลองทางคอมพิวเตอร์เหล่านี้ถูกเรียกว่า “in silico” ผลลัพธ์สามารถแนะนำการทดลองทางชีววิทยาเพื่อทดสอบการค้นพบของแบบจำลองและอาจนำไปสู่การรักษาทางการแพทย์แบบใหม่ในที่สุด
แม้แต่กฎง่ายๆ ที่กำหนดให้กับเจ้าหน้าที่ก็สามารถก่อให้เกิดพฤติกรรมที่ซับซ้อนอย่างน่าประหลาดใจได้ เมื่อตัวแทนอิสระจำนวนมากมีปฏิสัมพันธ์กัน พวกเขาสร้างปรากฏการณ์ เช่น แกรนูโลมา ซึ่งไม่สามารถคาดเดาได้โดยการแบ่งระบบออกเป็นส่วนประกอบที่แยกจากกัน จอห์น ฮอลแลนด์ ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบที่ซับซ้อนแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าว
คุณต้องศึกษาปฏิสัมพันธ์และส่วนต่างๆ” ฮอลแลนด์กล่าว
การสร้างแบบจำลองในซิลิโกแตกต่างจากการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบดั้งเดิม ซึ่งใช้สมการเชิงอนุพันธ์เพื่อทำความเข้าใจว่าโมเลกุลหรือเซลล์มีพฤติกรรมอย่างไรในค่าเฉลี่ยและต่อเนื่อง แต่ตัวแทนของการสร้างแบบจำลองในซิลิโกจะทำการตัดสินใจอย่างเป็นอิสระเพื่อตอบสนองต่อสถานการณ์ที่พวกเขาเผชิญ เป็นผลให้กิจกรรมที่ผิดปกติของเซลล์แม้จำนวนน้อยสามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของระบบทั้งหมดได้
ปัจจุบันคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณการโต้ตอบนับพันได้อย่างง่ายดาย Alan Perelson จาก Los Alamos National Laboratory ในนิวเม็กซิโกกล่าว “การสร้างแบบจำลองที่อิงจากตัวแทนนั้นเกิดขึ้นเองก็ต่อเมื่อมีคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังจริงๆ มานั่งอยู่บนเดสก์ท็อปของผู้คนในช่วง 10 หรือ 15 ปีที่ผ่านมา” เขากล่าว
เป็นผู้บุกเบิกการศึกษาเศรษฐศาสตร์และพลวัตประชากร (SN: 11/23/96, p. 332: http://www.sciencenews.org/pages/sn_arch/11_23_96/bob1.htm; และScience News Online : “Simulating Society” ที่ http://www.sciencenews.org/pages/sn_arc99/4_10_99/mathland.htm) การสร้างแบบจำลองที่อาศัยตัวแทนเพิ่งเชื่อมโยงการทำงานภายในของร่างกายมนุษย์เมื่อไม่นานมานี้ เพเรลสันกล่าวเสริม ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเทคนิคการถ่ายภาพและพันธุกรรมใหม่กำลังให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับกฎของตัวแทนที่สามารถยึดถือได้
credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> สล็อตแตกง่ายเว็บตรง
