Trenutek, ko nas novorojenček zgrabi za prst in se ga močno oprime, vsakega starša globoko presune. Ta skorajda hipen odziv je namreč eden najlepših refleksnih gibov, ki jih v prvih dneh življenja delajo dojenčki. Njihovi živci zaznajo dotik, obdelajo informacije in se odzovejo, ne da bi morali signal prej poslati v možgane.
In čeprav ta sposobnost izgine že v nekaj mesecih, je sistem, ki jo omogoča, odlična primerjava za delovanje najnovejših hitro odzivnih digitalnih omrežij pete generacije ali 5G, ki se ta hip razvijajo za upravljanje vedno vklopljenih, vedno povezanih omrežij senzorjev, kamer, mikrofonov, procesorjev in strojev po domovih, skupnostih ter na delovnih mestih za prevajanje informacij v dejanja.
Tovrstna spoznanja odpirajo nove načine razmišljanja o oblikovanju prihodnjih telekomunikacijskih sistemov, veliko pomembnejša pa so za razvoj inovativnih idej za diagnosticiranje in zdravljenje nevroloških motenj, kot so multipla skleroza, motnja avtističnega spektra in Alzheimerjeva bolezen.
Pogled v človeško nevrologijo
Če zgradbo sicer kompleksnega živčnega sistema nekoliko poenostavimo, lahko rečemo, da ga sestavljajo tri glavne komponente: možgani, hrbtenjača ter periferni živčni sistem. Slednji sega v vsak delček našega telesa, njegove naloge pa so: zaznavanje tlaka in temperature ter pošiljanje zbranih podatkov do hrbtenjače in po njej do možganov. Hkrati obvladuje tudi odzive možganov, nadzoruje prostovoljne gibe in skrbi za izvajanje nekaterih neprostovoljnih telesnih funkcij, kot so dihanje, prebava ter ohranjanje srčnega utripa.
Hrbtenjača upravlja veliko število senzoričnih vhodov in akcijskih odzivov, ki nenehno potujejo naprej in nazaj med možgani in telesom. Obvladuje tudi refleksne mišične gibe, denimo trzljaj kolena ob pregledu pri zdravniku ali hiter umik roke, ko se dotaknemo nečesa vročega.
Medtem ko se v možganih na desni in levi hemisferi nahaja več specializiranih regij, v katerih sprejemajo podatke s senzorjev, kot so oči, ušesa in koža, ter se nanje po obdelavi tudi odzivajo z mislimi, čustvi, spomini in gibanjem.
Pri zdravih ljudeh opisani sistemi delujejo ubrano in v harmoniji z mrežami receptorskih celic, ki se odzivajo na določene kemikalije, mehanske spremembe, svetlobne značilnosti, temperaturna nihanja ali bolečino s spreminjanjem senzoričnih dražljajev iz ene oblike v drugo, denimo iz svetlobnega, mehaničnega ali kemičnega v električni impulz.
Nekatere medsebojne povezave živčnega sistema, za katere smo dolgo mislili, da so lahko le neposredne, pa se je izkazalo, da so zelo učinkovite tudi »na daljavo«. Možgani med normalnim delovanjem na določenih mestih živčnih vlaken ustvarjajo namreč visoko specializirano električno polje. In prav merjenje značilnosti tega polja pokaže, ali so zdravi oziroma v njih prihaja do določenih nevroloških motenj.
Znotraj telekomunikacijskih omrežij
Kot naš živčni sistem je sestavljena tudi nova generacija naprednih telekomunikacijskih omrežij 5G, ki je prav tako brezžična ter ima tri podobne kategorije komponent.
Digitalni ekvivalent perifernemu živčnemu sistemu je internet stvari ali IoT (Internet of Things). Gre za obsežno in rastočo mrežo naprav, vozil in gospodinjskih aparatov, sestavljenih iz elektronike, programske opreme ter internetne povezave, ki jim omogoča sodelovanje, povezovanje in izmenjavo podatkov.
Tehnološki ekvivalent možganov je tako imenovani oblak - spletna skupina zmogljivih računalnikov in procesorjev, ki shranjujejo, upravljajo in obdelujejo podatke. Pogosto sodelujejo pri reševanju zapletenih nalog, ki vključujejo velike količine vnosa ter obdelave podatkov, preden rezultate po internetu ponovno posredujejo nazaj.
Med obema komponentama pa obstaja še ekvivalent hrbtenjače - nova vrsta omrežja, imenovana megla (saj gre za tanko porazdeljen oblak), namenjena skrajšanju omrežnih povezav in posledičnih zamud pri obdelavi podatkov. Procesorji in naprave za shranjevanje v megli se tako lahko spopadajo z nalogami, ki zahtevajo še posebej hitre odzive.
Osupljive podobnosti
Pri gradnji najnovejših tehnoloških omrežij smo ljudje tako več kot očitno in verjetno nezavedno, zrcalili človeško nevrologijo. In zakaj je to odkritje pomembno? Za razvoj inovativnih idej za diagnosticiranje in zdravljenje nevroloških motenj, kot so multipla skleroza, motnja avtističnega spektra in Alzheimerjeva bolezen.
Motnja avtističnega spektra, denimo, je resno razvojno stanje, ki precej poslabša sposobnost komunikacije in interakcije z drugimi. Pojavila naj bi se kot posledica neravnovesja med dvema vrstama nevronskih komunikacij: ljudje z motnjo avtističnega spektra imajo namreč preveč aktivne nevrone, ki skrbijo za vzdraženost drugih nevronov, in premalo aktivne tiste, ki jih umirjajo. Podobni »simptomi« nastopijo ob preobremenitvah le nekaterih povezav telekomunikacijskih omrežij, medtem ko ostajajo druga nezasedena. Programska orodja 5G, ki upravljajo velika omrežja v oblaku in megli, pa lahko to neuravnoteženo povpraševanje učinkovito izravnajo ter tako zmanjšajo telekomunikacijske zamude. S takšnimi programi tudi učinkovito simuliramo ter iščemo načine za zmanjšanje neravnovesja v »nevronskem omrežju« pri okvarah, povezanih z avtizmom.
Na drugi strani je multipla skleroza pogosto invalidna bolezen, pri kateri imunski sistem razjeda zaščitne ovoje živčnih vlaken, kar moti pretok informacij tako znotraj možganov kot med možgani in telesom. Tehnološko gledano gre za podobnost z izpadi na določenih točkah omrežne povezave, kar rešujemo s preusmerjanjem pošiljanja sporočil po poteh, na katerih povezave delujejo. In morda bodo s pomočjo teh tehnoloških rešitev tudi medicinske raziskave ugotovile načine za preusmerjanje živčnih sporočil iz okvarjenih na najbližje povezave, ki delujejo pravilno.
Skupna prihodnost programske opreme in medicine
Alzheimerjeva bolezen je vrsta demence, ki povzroča težave s spominom, razmišljanjem, vedenjem in vse več raziskav kaže, da gre po vsej verjetnosti še za eno avtoimunsko bolezen. Kar nakazuje, da so možgani z Alzheimerjevo boleznijo kot telekomunikacijsko omrežje ob vdoru hekerjev ali virusov, ki ne spreminjajo le podatkov v omrežju, temveč tudi njegovo strukturo.
Človeški imunski sistem je tako lahko v navdih za razvoj programske opreme za zaščito računalniških omrežij pred zlonamernimi napadi, medtem ko se slednja hkrati lahko uporablja za simulacijo napredovanja Alzheimerjeve bolezni.
Priložnosti za dodaten vpogled v digitalna omrežja ali načine, kako lahko senzorji in programske rešitve pomagajo bolnikom, pa ponuja tudi vpletenost živčnega sistema v druge avtoimunske bolezni, kot sta sladkorna bolezen tipa 1 in revmatoidni artritis. Novi modeli programske opreme, ki s tehnologijo 5G kliničnim raziskavam omogočajo izdelavo vse bolj natančnega posnetka dejanskih okoliščin v telesu, bodo raziskovalcem brez dvoma pomagali razumeti strukturo in funkcijo človeškega živčnega sistema ter ob tem prispevali tudi k razvoju hitrejših, zanesljivejših in varnejših telekomunikacijskih omrežij in storitev.
