دانلود تحقیق نگاهى به پدیده پیرى در انسان

را به همان شکل ده سالگى اش حفظ کنیم، مى توانستیم انتظار عمر متوسطى پنج هزار ساله داشته باشیم.

اما افسوس که از یازده سالگى به بعد همه چیز در سرازیرى است.

مشکل اینجاست که بدن با افزایش عمر رو به زوال مى گذارد.

در بیشتر دوران زندگى مان خطر مرگ به شکل نمایى افزایش مى یابد و هر هشت سال دوبرابر مى شود.

بنابراین پرسش اصلى این است که چرا پیر مى شویم و درباره آن چه مى شود کرد؟

بسیارى از دانشمندان معتقدند که امروزه براى اولین بار در تاریخ بشر چنان شناخت کافى و سطح بالایى از ماهیت سالخوردگى انسان به دست آمده که مى توان به طور جدى برنامه ریزى شیوه هاى مقابله با آن را آغاز کرد.

در واقع این دانشمندان از اندیشه اى ساده اما محکم شروع به کار کردند: بدن انسان، فراتر از موجودى کامل بودن، ماشینى است مستعد خرابى که طى فرایند تصادفى تکامل زیست شناختى شکل گرفته است.

در این دیدگاه ما مى توانیم از طریق مهندسى ژنتیک، پزشکى پیشگیرانه، حیات بخش و ضد پیرى و نیز با تعمیر و تعویض قطعات فرسوده بدن، بیش از پیش اصلاح شویم.

به زبان ساده یعنى سرعت پیر شدن ما شاید حتى تا مقدار ناچیزى کاهش خواهد یافت.

تلاش براى درک و کنترل سالخوردگى ما دو زیست شناس را به الهام گرفتن از منابع به ظاهر بعیدى به نام مهندسى قابلیت اعتماد کشاند.

این رهیافت مهندسى به درک سالخوردگى براساس ایده ها، روش ها و مدل هاى گرفته شده از تئورى قابلیت اعتماد بنا شده است.

این تئورى که در سال هاى پایانى دهه ۱۹۵۰ به منظور تشریح شکست و از کارافتادگى (سالخوردگى) تجهیزات الکترونیکى و الکتریکى پیچیده مطرح شد، طى چند دهه گذشته به طور چشم گیرى بهبود یافته است.

این تئورى به محققان اجازه مى دهد تا چگونگى خرابى سیستمى را براساس معمارى خاص و سطح قابلیت اعتماد اجزاى اصلى اش در طول زمان پیش بینى کنند.

گستره دید این تئورى به حدى عام است که مى تواند در درک سالخوردگى موجودات زنده نیز مورد استفاده قرار گیرد.

ما در شیوه هاى افزایش عمر و مرگ خیلى با ماشین هایى که مى سازیم متفاوت نیستیم.

در واقع این اختلاف نیز به حداقل مى رسد، اگر درباره خودمان به این شکل ناخوشایند بیندیشیم: ما بسان ماشین هایى ساخته شده از اجزاى مازادى هستیم که بسیارى از آنها درست از همان ابتدا معیوب اند.

رهیافت مهندسى قابلیت اعتماد به سالخوردگى انسان براى دانشمندان مشغول در زمینه هاى گوناگون این پدیده، زبان علمى مشترک و چارچوبى کلى فراهم مى کند و به آنها اجازه مى دهد تا موانع ایجادشده به دست متخصصان را از میان بردارند و یکدیگر را بهتر درک کنند.

مهمتر از همه این رهیافت کمک مى کند تعریف شفاف ترى از سالخوردگى داشته باشیم.

سالخوردگى (کهنگى) در تئورى قابلیت اعتماد از طریق خطر افزوده شکست تعریف مى شود.

به عبارت دقیق تر چیزى در حال سالخوردگى است که فردا خطر فروپاشى اش بیشتر از امروز باشد.

بنابر این براساس این تئورى اگر خطر شکست درگذر زمان افزایش نیابد هیچ سالخوردگى اى در کار نیست.

ما با نگاهى دقیق به اطلاعات سالخوردگى انسان توانستیم شباهت قابل توجهى میان چگونگى افزایش سن و شکست (مرگ) موجودات زنده و دستگاه هاى الکترونیکى پیدا کنیم.

در هر دو مورد نرخ شکست یک منحنى تقریباً شبیه وان حمام را دنبال مى کند.

این منحنى شامل سه مرحله است، آغاز کار یا مرگ و میر کودکان، کار عادى و دوران سالخوردگى.

مهندسان اغلب هر سه مرحله را در مورد محصولى منفرد ملاحظه نمى کنند.

در واقع مرحله مرگ و میر کودکان در مورد دستگاه هاى الکترونیکى، ناکامى نسبتاً اجتناب ناپذیرى در ضمانت محصول است.

از طرف دیگر بیشتر این دستگاه ها پیش از آغاز دوران سالخوردگى به حد کافى از کارافتاده مى شوند.

اما با این حال به طور کلى هنوز همان منحنى وان حمام شکل نشان دهنده مسیر خرابى چیزها است.

در آغاز عمر یک ماشین یعنى مرحله آغاز کار، نرخ هاى شکست بسیار بالا هستند و سپس با افزایش سن کاهش مى یابند.

در این دوره اجزاى معیوب خراب مى شوند.

براى مثال خطر شکست یک میکروپروسسور جدید به خاطر نقص هاى موجود در سیلیکون یا ارتعاشات کوچک در فرایند تولید که منجر به از کار افتادن مدارهاى تحت فشار ابتدایى کار مى شوند، اغلب در آغاز بیشتر است.

همین دوره آغاز کار در زندگى بیشتر موجودات زنده از جمله انسان نیز وجود دارد که در این مورد به آن مرگ و میر کودکان گفته مى شوند.

آن دسته از کامپیوترها و افرادى که مرحله ابتدایى را به سلامت مى گذرانند براى مدتى موسوم به دوره کار عادى به خوبى عمل مى کنند.

این مرحله با نرخ هاى شکست پایین و تقریباً ثابت شناخته مى شود.

این دوره که در مورد انسان بسیار کوتاه است از حدود پنج سالگى آغاز مى شود و تنها ۱۰تا ۱۵ سال ادامه مى یابد.

سپس نوبت به مرحله سوم، دوران سالخوردگى مى رسد.

افزایش بى امان نرخ هاى شکست در طول زمان نشانه بارز این مرحله است.

در بیشتر موجودات زنده از جمله خود ما این افزایش در نرخ هاى شکست، الگوى نمایى انفجارى را دنبال مى کند که توسط قانون مرگ و میر گمپرتز بیان مى شود.

براساس این قانون که در سال ۱۸۲۵ توسط بنیامین گمپرتز (B.Gompertz)، کارشناس بریتانیایى بیمه، براى محاسبات بیمه عمر پیشنهاد شد، با افزایش سن افراد لگاریتم نرخ مرگ و میر به طور خطى افزایش مى یابد.

دوره سالخوردگى در انسان به طور تقریبى از حدود بیست تا صد سالگى رخ مى دهد.

اما مرحله چهارمى نیز وجود دارد که ما و ماشین هاى ما در آن سهیم هستیم.

این مرحله در زیست شناسى به دوره ثابت مرگ دیررس شناخته شده است.

قانونى کاهش نرخ مرگ دیررس بیان مى کند که افزایش غایى نرخ هاى مرگ در سنین بالا متوقف مى شود و شرایطى پایدار به خود مى گیرد.

این مرحله در انسان در سنین بالاى صد سال رخ مى دهد.

درواقع اگر تا ۱۱۰ سالگى زنده بمانید شانس تان براى جشن تولد بعدى خیلى خوب نیست اما عجیب اینکه خیلى هم بدتر از وقتى نیست که ۱۰۲ ساله بودید.

کوشش هاى بسیارى شده است تا مبانى زیست شناختى پشت این پدیده براساس تولید مثل و تکامل بیان شود.

اما از آنجا که این پدیده منحصر به انسان نیست و در برخى از مصنوعات بشر مثل فولاد، رله هاى صنعتى و عایق حرارتى موتورها نیز یافت شده، به نظر مى رسد تئورى قابلیت اعتماد بتواند پاسخ بهترى ارائه دهد بسیارى از دانشمندان معتقدند که امروزه براى اولین بار در تاریخ بشر چنان شناخت کافى و سطح بالایى از ماهیت سالخوردگى انسان به دست آمده که مى توان به طور جدى برنامه ریزى شیوه هاى مقابله با آن را آغاز کرد.

اما از آنجا که این پدیده منحصر به انسان نیست و در برخى از مصنوعات بشر مثل فولاد، رله هاى صنعتى و عایق حرارتى موتورها نیز یافت شده، به نظر مى رسد تئورى قابلیت اعتماد بتواند پاسخ بهترى ارائه دهد.

پى آمد بى درنگ مشاهده فوق این است که هیچ حد بالاى ثابتى براى طول عمر انسان وجود ندارد.

در واقع هیچ عددى در کار نیست که در گستره زندگى رقم هاى ممکن را از ناممکن جدا کند.

این نتیجه خلاف باور رایجى است که مى گوید انسان بیشینه عمر ثابتى دارد و محدودیتى زیست شناختى براى طول عمر وجود دارد.

قانون دیگرى نیز وجود دارد که از بررسى هاى انجام شده روى افراد کهن سال جمعیت به دست آمده است.

این قانون تجربى موسوم به قانون تعادل مرگ ومیر یا همگرایى مرگ و میر در عمرهاى بالا، بیان مى کند که اختلاف هاى نسبى نرخ هاى مرگ میان جمعیت هاى گوناگون از یک گونه با افزایش سن افراد کاهش مى یابد.

براى مثال با اینکه مرگ ومیر افراد میانسال در هند طى سال هاى جنگ جهانى دوم نسبت به نروژ در دهه ۱۹۵۰ با نرخ بسیار بالاترى رخ داد اما نرخ مرگ هشتاد ساله هاى هر دو جمعیت تقریباً نزدیک به یکدیگر بود.

هر تئورى درباره سالخوردگى انسان باید بتواند این سه قانون که در مجموع به قوانین شکست یا مرگ و میر شهرت یافته اند را تبیین کند و این تئورى قابلیت اعتماد است که همه آنها را تحت پوشش قرار مى دهد.

در واقع اولین چیزى که ریاضیات تئورى قابلیت اعتماد به ما مى آموزد این است که حتى سیستمى ساخته شده از عناصر کهنه نشونده، عناصرى با نرخ شکست ثابت که نه به واسطه افزایش عمر بلکه عواملى تصادفى مثل آسیب دیدن با تشعشع یا ویروس دچار خرابى مى شوند، نیز احتمال دارد با گذشت زمان روبه زوال بگذارند.

این مسئله را مى توان در مورد هر سیستمى که از بخش هاى مازاد اما غیر قابل تعویض ساخته شده باشد، به کار برد.

کامپیوترى با سه میکروپروسسور مثال ساده اى از این سیستم ها خواهد بود.

در این مورد خود میکروپروسسورها پیر نمى شوند اما به طور اتفاقى در برخى نقاط غیر قابل پیش بینى از زمان آسیب مى بینند و براى همیشه از کار مى افتند.

در سیستم سه پروسسوره دست کم یک توالى از سه خرابى پى درپى طول مى کشد تا کامپیوترى به کلى ویران شود.

در مقابل ضربه اى ناگهانى براى ویرانى کامپیوترى با یک پروسسور کافى است.

در واقع به همین سادگى مى بینیم که سیستمى با سه عضو اضافى رفتارى مشابه پیر شدن از خود نشان مى دهد.

اثر مثبت افزونگى در سیستم ها تحمل آسیب است که خطر شکست (مرگ) ابتدایى را کاهش و گستره عمر را افزایش مى دهد.

به هر حال این تحمل امکان روى هم انباشته شدن آسیب ها را در طول زمان فراهم مى کند و در نتیجه پدیده سالخوردگى شکل مى گیرد.

دلایل روشنى وجود دارد که به انسان به دیده سیستمى ساخته شده از عناصرى دست کم نسبتاً کهنه نشونده نگاه کنیم.

با توجه به اینکه عضوها و سیستم ها حیاتى ما از تعداد بسیار زیادى سلول ساخته شده اند.

افزونگى در موجودات زنده کاملاً ساده و روشن است.

از طرف دیگر شواهدى نیز در دست است که نشان مى دهد بسیارى از بخش هاى سازنده سیستم هاى حیاتى ما در سطح سلولى پیر نمى شوند.

دانشمندان از آزمایش هاى اخیر در جست وجوى مکانیسم بیمارى هاى پیش رونده عصبى وابسته به پیرى مثل پارکینسون دریافتند که نرخ مرگ سلول هاى مغز فارغ از سن فرد ثابت مى ماند و در افراد پیر بسیارى از کارکردهاى سلول به همان خوبى اول هستند.

مسئله افزونگى به خودى خود دوتا از آن سه قانون سالخوردگى را تامین مى کند.

اولى قانون تعادل است: افراد پیر از جمعیت هاى مختلف با نرخ هاى مشابهى مى میرند حتى اگر نرخ مگر و میر جوان ترهاى دو جمعیت خیلى متفاوت باشد.

دو سیستم را درنظر بگیرید که با فرض نرخ شکست ثابت اجزاى منفردشان یکى ده عضو و دیگرى هشت عضو اضافى دارد.

بنابراین احتمال خرابى سیستم ده عضوى در ابتدا کهنه از سیستم هشت عضوى است اما زمانى مى رسد که هر دو سیستم تنها با یکى دو عضو فعال به کارشان ادامه مى دهند، در نتیجه خطر شکست براى هر دو یکسان خواهد بود.

اما به سادگى قابل درک است که در مورد سیستم ده عضوى رسیدن به چنین وضعیتى بیشتر طول مى کشد.

علاوه بر این سیستم هاى داراى افزونگى دقیقاً از شیوه ثابت ماندن نرخ مرگ و میر در افراد بالاى صد سال تقلید مى کنند.

در سنین بالا اساساً تمام سیستم ها افزونگى شان را از دست مى دهند و تنها با یک عضو حیاتى به کارشان ادامه مى دهند.

در این مرحله نرخ شکست بالا است اما مشابه نرخ مرگ ومیر در افراد بسیار پیر، بیشتر ثابت است تا صعودى.

تنها مسئله باقى مانده این است که افزونگى ساده، قانون رشد مرگ و میر با افزایش سن را توجیه نمى کند.

اگر نمودار لگاریتم نرخ هاى مرگ را برحسب سن براى موجودات زنده رسم کنیم، خط تقریباً راستى به دست مى آید که توسط منحنى گمپرتز بیان شد.

اما براى به دست آوردن همان خط راست از لگاریتم نرخ هاى شکست ماشین ها باید نمودار را برحسب لگاریتم سن رسم کرد، رابطه اى که به قانون قدرت ویبول شهرت یافته است.

براساس این قانون که توسط والودى ویبول (W.veibull)، مهندس و ریاضى دان سوئدى در سال ۱۹۳۹ براى تشریح استحکام مواد پیشنهاد شد، لگاریتم نرخ شکست برحسب لگاریتم سن به طور خطى افزایش مى یابد.

به عبارت دیگر منحنى نشان دهنده نرخ هاى مرگ در انسان در دوران سالخوردگى نسبت به نمودار نرخ شکست ماشین ها در همان دوران، با شیب بسیار بیشترى به سمت بالا خم مى شود.

این مسئله سال ها به شکل معمایى باقى مانده بود.

لحظه کشف حقیقت زمانى بود که ما چند سال پیش مجبور بودیم با یک کامپیوتر پردازنده مرکزى زهوار در رفته غیر قابل پیش بینى در روسیه کار کنیم و به شدت تحت تاثیر رفتار پیچیده این کامپیوتر قرار گرفته بودیم که تنها با برگشت به مفاهیم انسانى چون شخصیت، منش و تغییرات خلق و خو قابل توضیح بود.

این مشاهده ما را به این فکر عجیب و غریب کشاند که موجودات زنده از جمله انسان به ماشین هاى کمى آسیب دیده شباهت بیشترى دارند تا دستگاه هاى نو.

در واقع موجودات زنده برخلاف دستگاه هاى الکترونیکى که از اجزاى از پیش تولید و آزمایش شده ساخته شده اند، خودشان را طى فرایند مونتاژ خودبه خودى و از عناصر آزمایش نشده اى به نام سلول مى سازند.

این تفاوت اساسى در شیوه ساخت آدم ها و ماشین ها پیامد بسیار مهمى در چگونگى پیرى آنها دارد.

در حالى که مى توان قابلیت اعتماد دستگاه هاى الکترونیکى را با کیفیت بالاى عناصر سازنده اش تضمین کرد، قابلیت اعتماد موجودات زنده باید براى غلبه بر کیفیت پایین برخى از عناصر سازنده با درجه فوق العاده بالایى از افزونگى سیستم تضمین شود.

به عبارت دیگر مى توان ماشین ها را براى جلوگیرى از خرابى ساخت در حالى که موجودات زنده خودشان را براى تاب آوردن در برابر خرابى ها مى سازند.

ما غرق در رفتار کامپیوتر پیر روسى مان کشف کردیم مدل هاى استاندارد قابلیت اعتماد معمولاً این فرض پنهان را همراه خود دارند که سیستم در آغاز کار کاملاً بدون آسیب است.

این همان فرضى است که باعث شد نمودارهاى نرخ شکست از قانون ویبول پیروى کنند.

به هرحال بیان زوال نمایى موجودات زنده نیازمند فرضى مخالف آن است: موجودات زنده زندگى بزرگ سالى شان را با انبوهى از آسیب هاى ابتدایى آغاز مى کنند.

گرچه این ایده ممکن است دور از عقل به نظر برسد اما با بسیارى از مشاهدات تلفات کلان سلول در زمان رشد آغازین به خوبى همخوانى دارد.

براى مثال جنین جنس ماده در انسان در چهار تا پنج ماهگى ۶ تا ۷ میلیون تخمک دارد.

با تولد نوزاد این عدد به یک تا دو میلیون و گاهى حتى کمتر سقوط مى کند.

دختران طبیعى در آغاز بلوغ تنها ۳۰۰ تا ۵۰۰ هزار تخمک دارند، یعنى ۵ تا ۷ درصد تعداد اولیه.

امروزه کاملاً مسلم شده است که کاهش تعداد تخمک ها در طول زمان باعث یائسگى و خرابى سیستم تناسلى است و زنانى که تخمک بیشترى دارند بازده تولید مثلى طولانى ترى خواهند داشت.

اگر این ایده را بپذیریم که ما با آسیب هاى فراوان به دنیا مى آییم به این نتیجه مى رسیم که حتى اصلاحات کوچک در فرآیندهاى رشد ابتدایى انسان، از نوعى که بتواند تعداد عناصر کارکردى اولیه را افزایش دهد، منجر به کاهش قابل ملاحظه اى در مرگ و میر و افزایش شدیدى در عمر انسان خواهد شد.

امروزه در حمایت از این ایده شواهد رو به رشدى از منشاء جنینى بیمارى هاى پیش رونده به دست آمده است.

جالب اینکه حتى شرایط ناپایدار پیش از تولد مثل ماه تولد که بر طول عمر انسان اثر مى گذارد نشان دهنده این گونه مشکلات فصلى از قبیل کمبود ویتامین به خاطر رژیم غذایى زمستانى ضعیف تر مادر یا ابتلا به بیمارى هایى مثل آنفلوانزا است که مى تواند پیامدهاى دیرپایى به بار آورد.

محققان امروزه با تکیه بر دیدگاه تئورى قابلیت اعتماد در مسئله سالخوردگى دست کم به طور کلى چرایى و چگونگى این پدیده را در اختیار دارند.

ما به این خاطر پیر مى شویم که ساختارمان از بخش هاى غیر قابل تعویض اما مازادى تشکیل شده است که بسیارى از آنها آسیب دیده و معیوب اند و با از کارافتادگى اجتناب ناپذیر هر یک از این بخش ها است که گامى به مرگ نزدیک تر مى شویم.

در اختیار داشتن چنین تئورى اى مى تواند به تمرکز تحقیقات زیست پزشکى بر مداخله هایى بینجامد که سالخوردگى را کند یا کنترل کنند.

یکى از بزرگ ترین مداخله هاى ممکن یافتن راهى براى جلوگیرى از آسیب هاى رشدى خواهد بود که به عنوان فشار اولیه بالا زندگى مان را تحت تاثیر قرار مى دهد.

حتى چیز ساده اى مثل منبع کافى ویتامین ها (به ویژه اسیدفولیک) و دیگر ترکیبات غذایى کم مصرف براى مادران آبستن از آسیب هاى DNA و بسیارى نقص هاى مادرزادى جلوگیرى مى کند.

براى مثال موش هاى آبستنى که با آنتى اکسیدان ها، موادى که از آسیب هاى DNA و دیگر ساختارهاى سلولى مى کاهند، تغذیه شدند فرزندهایى با عمر طولانى تر تولید کردند.

در واقع این روند تحقیقات به پیشگیرى بیمارى هاى دوران پیرى، پیش از تولد خواهد انجامید، درست مثل بهبود فرآیند تولید تراشه هاى کامپیوتر.

براساس تئورى قابلیت اعتماد به نظر مى رسد که هیچ فرآیند سالخوردگى زیربنایى منفردى در کار نباشد.

در عوض سالخوردگى تا حد زیادى ویژگى نوظهورى است از سیستم هاى داراى افزونگى.

چنین سیستم هایى مى توانند شبکه اى از خط سیرهاى نابودى داشته باشند که هریک خواه یائسگى و خواه آلزایمر، نشانه خاصى از سالخوردگى است.

زندگى ما بسان بمبى ساعتى با فیوزهاى بسیار است که با سرعت هاى متفاوتى مى سوزند، شاید قطع کردن تنها یک فیوز کافى نباشد و باید مواظب همه شان باشیم.

.