ترجمه: فاطمه عرفانی| بیماری‌های وحشتناکی مانند «سارس»، «ابولا»، انواع «آنفلوآنزا» و حتی همین سرماخوردگی‌های معمولی، همه بیماری‌های مسری‌ای هستند که  می‌توانند برای ما مشکلاتی کوچک -در حد چند روز استراحت در منزل- یا بزرگ و حتی مرگ ایجاد کنند. معمولا وقتی با یک بیماری مسری مواجه می‌شویم، توصیه‌هایی عمومی وجود دارد که همه باید آن را رعایت کنند: تماس نداشتن با فرد بیمار، شستن و ضدعفونی کردن دست‌ها، استفاده از ماسک، استفاده نکردن از وسایل مشترک و… . اما این‌ها کافی نیست و در نهایت می‌بینیم که وقتی یک بیماری مسری شایع می‌شود، بسیاری از افراد به آن مبتلا می‌شوند. این‌جاست که راه‌های سرایت بیماری و چگونگی عملکرد دقیق عامل بیماری‌زا در هر یک از این راه‌ها، اهمیت می‌یابد. شناخت دقیق‌تر این مسائل کمک می‌کند تا بتوانیم راه‌های مؤثرتری برای کنترل هر یک از بیماری‌ها پیدا کنیم.‌ با پروفسورها همراه شوید.

«لیدیا بوروایبا» (Lydia Bourouiba) ریاضیدانی است که با استفاده از فیلمبرداری با دوربین‌های سرعت بالا -دوربین‌‌هایی که در یک ثانیه هزاران تصویر ضبط می‌کنند- روی ساختار عطسه و سرفه مطالعه می‌کند تا بفهمد بیماری‌ها چطور از این راه در بین مردم پخش می‌شوند. او و تیمش در دانشگاه «MIT»، لحظات عطسه کردن و اتفاقات پس از آن را با یک یا دو دوربین ضبط می‌کنند (با استفاده از پر یا هر چیزی شبیه به آن می‌شود به‌راحتی یک عطسه خلق کرد)، سپس این فیلم‌ها را با سرعت آهسته مرور می‌کنند تا از اتفاقاتی که بلافاصله پس از عطسه رخ می‌دهد، سر دربیاورند. آنچه در ویدئوها می‌توان دید این است که طی یک حرکت انفجاری، مخاط و آب دهان به شکل قطرات ریزی به بیرون پرتاب و در ساختاری ابرمانند در هوا معلق می‌شوند. این فیلم‌ها آن‌قدر دقیق هستند که تیم تحقیقاتی به‌راحتی از روی آن‌ها می‌توانند مواردی مثل قُطر یا سرعت قطره‌ها را اندازه‌گیری کنند؛ اطلاعاتی که مشخص می‌کند این ذرات چطور ویروس‌ها و دیگر عوامل بیماری‌زا را در محیط پخش می‌کنند و به میزبان بعدی می‌رسانند. بررسی‌های این تیم نشان می‌دهد که ذرات عطسه و سرفه آن‌قدر سریع حرکت می‌کنند که در بیشتر مواقع می‌توانند طول یک اتاق را کامل بپیمایند. این قطرات حتی می‌توانند به‌سمت بالا هم حرکت کرده و به ‌بخش‌های تهویه‌ی هوا برسند. این مشاهدات، تیم را به این نتیجه رسانده است که میکروب‌های موجود در این ذرات در محدوده‌ی وسیع‌تری نسبت به آنچه تئوری‌های فعلی می‌گویند، منتشر می‌شوند.
آنچه در این تحقیقات انجام شده، در واقع سنگ بنایی است برای ورود فیزیک و ریاضیات به حوزه‌ی بهداشت عمومی و همه‌گیرشناسی (epidemiology). در واقع در این پژوهش با استفاده از قوانین فیزیک و ریاضی راهکارهایی پیشنهاد شده تا از شیوع بیماری‌ها جلوگیری شود؛ راهکارهایی بر پایه‌ی علم که در آزمایشگاه تست شده‌اند. براساس نتایج این پژوهش، می‌توان میزان ریسک آلودگی در اطراف فرد مبتلا را دقیق‌تر محاسبه کرد و ابزارهای محافظتی را بهینه کرد تا کارکنان بیمارستان‌ها در برابر انواع میکروب‌ها مصون بمانند و چگونگی پخش بیماری در بین عموم را بهتر پیش‌بینی کرد.

عطسه

نمایی از مسیر قطرات پخش شده در عطسه که با دوربین‌های فیلمبرداری پر سرعت آشکار شده است

بانوی عطسه‌ها!

وقتی بوروایبا از سال ۲۰۰۸ (۱۳۸۷) دکترای خود را در زمینه‌ی دینامیک سیالات گرفت، برای یک دوره‌ی پسادکترا در حوزه‌ی ریاضیات همه‌گیرشناسی، راهی «دانشگاه یورک» در تورنتوی کانادا شد. در همین دوره بود که کم‌کم توجهش به عطسه و سرفه جلب شد.
این دو پدیده، راه‌های اصلی گسترش بیماری‌های تنفسی هستند؛ ولی دقیقا چطور این اتفاق می‌افتد؟ مطالعات همه‌گیرشناسی به این پرسش و پرسش‌های دیگری شبیه به آن پاسخ می‌دهد. در این علم با توجه به میزان جابه‌جایی و فعالیت افراد در زمانی که آلوده شده‌اند، چگونگی انتقال بیماری پیش‌بینی می‌شود. برای مثال، متخصصان این علم بررسی می‌کنند که آیا بیماری از طریق تماس افراد – مثلا دست دادن- با یکدیگر منتقل می‌شود یا با آلوده شدن سطوح عمومی مثل دستگیره‌ی در؟ آیا قطرات بزرگ‌تر که هنگام صحبت کردن از دهان فرد خارج می‌شوند، دلیل انتقال آلودگی هستند یا ذرات بسیار ریزی که همراه با بازدم بیرون می‌آیند و مدت بیشتری در هوا معلق می‌مانند یا ترکیبی از هر دوی این‌ها؟
براساس این مطالعات، برای مثال معلوم شده که بیماری «سرخک» معمولا توسط ذرات معلق در هوا منتشر می‌شود، اما راه اصلی انتشار ابولا تماس مستقیم با ترشحات بدن فرد آلوده است.  البته هنوز موارد مبهم زیادی در مورد عوامل بیماری‌زا وجود دارد که باعث می‌شود متولیان سلامت عمومی نتوانند جلوی شیوع بیماری‌ها را بگیرند یا برای بیماری‌های آینده، آمادگی لازم را داشته باشند. مثلا در مورد ویروس سارس (SARS) تصور این بود که از طریق تماس مستقیم منتقل می‌شود، اما طی شیوع بیماری در سال ۲۰۰۳ (۱۳۸۲) مدارکی به‌دست آمد که نشان می‌داد این ویروس از راه هوا هم منتقل می‌شود. در حال حاضر عده‌ای از پژوهشگران معتقدند که احتمال دارد ابولا هم امکان انتقال از طریق هوا را داشته باشد. بوروایبا در طی دوران پسادکترا به این نتیجه رسید که این ابهامات می‌تواند با داشتن اطلاعات بیشتر در مورد جنبه‌های فیزیکی پدیده‌های عطسه و سرفه کاهش پیدا کند؛ اطلاعاتی که در مدل‌های مرسوم و معمول انتشار بیماری در نظر گرفته نمی‌شود.
تا سال۲۰۱۰ (۱۳۸۹) بوروایبا تنها فرصت مطالعه‌ی تئوری این موضوع را داشت، اما یک دوره‌ی پسادکترای دیگر در دانشگاه «MIT» این امکان را به او داد تا این موضوع را در آزمایش‌های عملی دنبال کند و داده‌های واقعی را در این زمینه جمع‌آوری و بررسی کند. حالا او می‌توانست با کمک دوربین‌های فیلمبرداری سرعت بالا مطالعاتش را در دنیای واقعی ادامه دهد.

عطسه‌ها زیر ذره‌بین

یکی از چیزهایی که بوروایبا در طول تحقیقاتش به‌دنبال فهمیدن آن بود، ابعاد قطره‌ها و نوع توزیع قطره‌ها با اندازه‌های مختلف در میان توده‌ی پرتاب‌شده از دهان بود، زیرا اندازه‌ی هر ذره بر مقدار میکروبی که با خود حمل می‌کند و مسافتی که می‌تواند حرکت کند، تأثیر می‌گذارد.
در اولین سری آزمایش‌ها که نتایج آن در سال ۲۰۱۴ (۱۳۹۳) منتشر شد، بوروایبا قطرات اسپری‌شده را به‌صورت مجموعه‌ای واحد در نظر گرفت. او در همه جای پردیسMIT آگهی‌هایی پخش کرد تا بتواند داوطلبانی برای آزمایش‌هایش پیدا کند. در این سری آزمایش‌ها، از عطسه و سرفه‌ی  ۱۰ انسان سالم فیلم تهیه شد. بررسی فیلم‌ها معلوم کرد که قطرات وقتی از دهان به ‌بیرون پرتاب می‌شوند، به‌شکل توده‌ای ابرمانند و آشفته در فضا شناور می‌شوند. ابر قطره‌ها از شخص دور می‌شود و همچنان که جلو می‌رود به‌تدریج بزرگ‌تر می‌شود و سرعت آن کاهش می‌یابد.
شواهد تصویری به‌دست‌آمده با تئوری‌های موجود در مورد عطسه و سرفه در تضاد بود؛ این تئوری‌ها می‌گفتند که قطره‌های بزرگ‌تر یکی دو متر جلوتر از شخص سقوط می‌کنند و روی زمین می‌افتند و تنها قطره‌های ریزتر به‌صورت معلق در هوا باقی می‌مانند. بوروایبا با قرار دادن شواهد به‌دست آمده از ویدئوها در مدل‌های ریاضی‌اش به این نتیجه رسید که به‌دلیل شرایط دینامیکی ابر حاصل از عطسه و سرفه، بسیاری از قطره‌های بزرگ در عطسه تا هشت متر و در سرفه تا شش متر هم – بسته به شرایط محیط- می‌توانند جلو بروند؛ همچنین این قطرات تا حدود ۱۰ دقیقه در هوا معلق می‌مانند. پس با این حساب اگر فرد بیمار در یک اتاق نسبتا بزرگ هم باشد و فرد سالم در سر دیگر اتاق ایستاده باشد، احتمال این‌که قطره‌ها به او برسند، زیاد است.
در قدم بعدی بوروایبا بر وضعیت دهان تمرکز کرد. براساس فیلم‌های تهیه‌شده، مایع ابتدا به‌صورت ورقه‌ورقه از دهان خارج می‌شود، سپس جریان هوا باعث می‌شود در این ورقه‌ها حفره ایجاد شود و تبدیل به حلقه‌هایی از مایع شوند. حلقه‌ها می‌شکنند، دانه‌های ریزی درست می‌شوند، کشیده می‌شوند و درنهایت از رشته‌ی مایع جدا می‌شوند. محصول نهایی این اتفاقات قطره‌هایی جدا از هم در توده‌ی ابر است.
این نتایج برای بوروایبا غیرمنتظره بود، زیرا تا پیش از آن بیشتر دانشمندان این عرصه معتقد بودند که مایع به‌شکل توده‌ی قطرات از دهان خارج می‌شود و این قطره‌ها در داخل دهان است که شکل می‌گیرند. اما نتایج این مشاهده‌ها مشخص کرد که شکل‌گیری قطرات در خارج از دهان اتفاق می‌افتد و این یعنی که ویژگی‌های فیزیکی قطرات، تحت‌تأثیر شرایط محیطی مثل دما و فشار است. به ‌این ترتیب شاید بتوان گفت که چرا بعضی بیماری‌ها در دوره‌های خاصی از سال شیوع بیشتری پیدا می‌کند، زیرا ممکن است در آن فصل از سال شرایط محیطی برای درست شدن قطره‌های مناسب‌تر و در نتیجه‌ی آن گسترش و بقای این میکروب‌های خاص، مساعدتر باشد.
در حال حاضر تحقیقات بوروایبا گسترش پیدا کرده و از اندازه‌گیری ابعاد قطره‌ها فراتر رفته است. قطرات بسته به عوامل مختلف، فاصله‌های متفاوتی را می‌توانند طی کنند و بوروایبا به‌ دنبال این است که نشان دهد قطره‌ها در یک عطسه یا سرفه‌ی واقعی، دقیقا تا کجا جلو می‌روند.

 

نوشتن دیدگاه

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.