پژوهشگران در ژاپن موفق به طراحی یک الگوی ریاضی شده‌اند که می‌تواند به پزشکان در تشخیص و درمان اختلالات بلع با دقت بیشتر کمک کند.

به گزارش تک‌ناک، اختلالات بلع یا دیسفاژی (Dysphagia)، میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد و می‌تواند باعث مشکلاتی جدی مانند سوءتغذیه، کم‌آبی بدن و حتی عوارض مرگبار مثل ذات‌الریه ناشی از ورود غذا به ریه‌ها (Aspiration Pneumonia) شود.

هنگامی که عمل بلع انجام می‌شود، عضلات مری به‌ صورت موجی منقبض و منبسط می‌شوند تا غذا یا مایعات را به معده منتقل کنند.

اگرچه این فرایند در ظاهر ساده به نظر می‌رسد، اما با استفاده از ابزارهای نوین که فشار داخل مری را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کنند، پیچیده بودن این حرکات مشخص شده است.

پروفسور تاکاشی میورا، سرپرست گروه تحقیقات گفت: «دریچه بین مری و معده مانند یک کلید خاموش/روشن عمل می‌کند، که فقط در لحظه مناسب باز می‌شود تا غذا عبور کند. همچنین در هنگام بلع‌های پیاپی، انقباض‌ها یکدیگر را سرکوب می‌کنند و فقط آخرین انقباض منتقل می‌شود؛ پدیده‌ای که به آن مهار بلع (Deglutitive Inhibition) گفته می‌شود. تاکنون الگویی نداشتیم که بتواند همه این حرکات پیچیده مری یا اختلالات حرکتی آن را بازسازی کند.»

الگوی ریاضی دانشمندان چگونه کار می‌کند؟

این الگوی ریاضی در واقع یک شبیه‌سازی رایانه‌ای است که حرکت عضلات گلو و مری را هنگام بلع بازآفرینی می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه کیوشو، همراه با همکارانی از دانشگاه‌های جوسای و هوکایدو، با استفاده از معادلات ریاضی ساده و داده‌های دقیق حاصل از دستگاه مانومتری با وضوح بالا، الگویی طراحی کردند که می‌تواند کل فرایند بلع را به‌ طور دقیق شبیه‌سازی کند.

این الگو نه‌تنها حرکات عضلات را نشان می‌دهد، بلکه سیگنال‌های عصبی و مغزی را نیز در نظر می‌گیرد؛ سیگنال‌هایی که به عضلات دستور انقباض یا انبساط می‌دهند. همچنین عملکرد دریچه تحتانی مری، که تنها در زمان مناسب باز می‌شود، در این الگو لحاظ شده است.

پژوهشگران با تغییر در برخی تنظیمات مدل توانستند انواع مختلف اختلالات بلع را شبیه‌سازی کنند. این اختلالات با دسته‌بندی استاندارد بین‌المللی Chicago Classification مطابقت دارند.

کاربردهای گسترده در پزشکی و داروسازی

این الگو می‌تواند به پزشکان کمک کند تا علت‌های پنهان و پیچیده مشکلات بلع را بهتر شناسایی کنند؛ در حالی‌ که پیش‌تر فقط یک یا دو دلیل احتمالی تشخیص داده می‌شد.

همچنین این الگوی ریاضی می‌تواند روند ساخت داروهای جدید را سریع‌تر کند، چرا که امکان بررسی تأثیر داروها را قبل از آزمایش روی انسان فراهم می‌کند.

چشم‌انداز آینده روش جدید در درمان اختلالات بلع

در حال حاضر، این الگوی ریاضی فقط می‌تواند حرکت عضلات را در یک مسیر مستقیم، از دهان تا معده دنبال کند. اما پژوهشگران قصد دارند آن را به یک مدل دوبعدی تبدیل کنند تا بتواند اختلالات پیچیده‌تری مثل مری چکشی (Jackhammer Esophagus) را شبیه‌سازی کند؛ وضعیتی که در آن انقباض‌های شدید باعث پیچ‌خوردگی مری می‌شوند.

این اولین قدم برای ساختن یک چارچوب علمی جهت درک بهتر فرایند بلع است. اگر این الگو بیشتر توسعه پیدا کند، می‌تواند به طراحی درمان‌های جدید کمک کند و زندگی بیماران مبتلا به دیسفاژی را بهبود دهد.

جزئیات این مطالعه در مجله Royal Society Open Science منتشر شده است.