Anvendelse af et netværksperspektiv til menneskelig fysiologi

I moderne medicin, læger behandler organer isoleret. Mennesker med hjertesygdomme går til hjertespecialister, ligesom dem med nyresygdomme søger nyrespecialister. Selvom denne model har gjort enorme fremskridt og reddet utallige liv, det redegør ikke for, hvordan vores organer arbejder sammen eller undertiden undlader at gøre det.

Denne uge ved American Physical Society March Meeting i 2019 i Boston, Plamen Ch. Ivanov, en Boston University fysiker tilknyttet Harvard Medical School, vil præsentere et nyt paradigme kaldet "netværksfysiologi." Han vil også deltage i et pressemøde, der beskriver arbejdet. Information til fjernbetjening til at se og stille spørgsmål er inkluderet i slutningen af ​​denne pressemeddelelse.

"Vi skal vise, hvordan de forskellige systemer kommunikerer med hinanden og justere, koordinere og forblive synkroniseret, " sagde Ivanov. Den menneskelige krop, ifølge denne opfattelse, kan betragtes som et netværk, hvor hvert organ fungerer som en knude, der er forbundet til andre organer og andre knuder. "Noderne er ikke bare prikker, "sagde han." De er dynamiske systemer, konstant ændrer sig i tiden, ligesom forbindelserne mellem dem. "

Dagens bedste hospitaler er ikke udstyret til at overvåge inter-organ interaktioner. "Separate enheder holder styr på separate funktioner, men ingen enkelt skærm kan observere et væld af funktioner, "sagde han. For at forbedre sundhedsovervågningsteknikker, Ivanov og hans kolleger har brugt det sidste årti på at udvikle beregningsværktøjer og biomedicinske enheder, der er nødvendige for at fange datastrømme fra forskellige organsystemer og se, hvordan de forholder sig til hinanden.

Nogle af Ivanovs tidligste undersøgelser på denne front blev udført i søvnlaboratorier, hvor han og hans team analyserede data indsamlet fra mennesker, da de skiftede mellem let søvn, dyb søvn, REM-søvn og vågenhed. Deres målinger af forbindelserne mellem kroppens forskellige systemer førte til et forbløffende fund:"Der er en universel netværkskonfiguration, der unikt karakteriserer en given fysiologisk tilstand - 'universel', fordi vi ser den i ethvert menneskeligt emne, "Forklarede Ivanov.

Han har siden smedet samarbejde med intensivafdelingen på Massachusetts General Hospital, hjernetraumeenheden ved University of Cincinnati Medical Center, og neurologi- og neurokirurgi-enheder på BU Medical School og Boston Medical Center - steder, hvor det at opdage et sammenbrud i kommunikationen mellem en patients organsystemer kan hjælpe læger med at afværge en potentielt alvorlig situation. Ivanov ønsker også at se netværksfysiologi blive en del af rutinemæssig lægehjælp, hvorved data om forbindelserne mellem talrige interne systemer kan levere kvantitative mål for en persons helbred.

Med støtte fra Keck Fonden, hans gruppe har taget de første skridt mod at skabe et dynamisk atlas, eller "Human Physiolome, ", som belyser forbindelser i den menneskelige krop, samtidig med at den afslører "trafikken" på hver færdselsåre.