مزيج قوي من الهندسة والذكاء الاصطناعي وأبحاث الدماغ قد يؤدي إلى عصر جديد في الطب
عندما نتفاعل مع البيئة، يتلقى الجهاز الحسي في جسمنا إشارات من الحواس المختلفة ويعالجها. تقول البروفيسور إيلانا نيسكي من جامعة بن غوريون في النقب: "على سبيل المثال، عندما نطرق الباب، نشعر بعضلات الذراع المرفوعة تتمدد، ونرى الأصابع تصطدم بالباب، ونسمع نقرة، اشعر بالقوة المستلمة في مفاصل الأصابع وتمدد الجلد وقت التلامس. ورغم أن جميع الإشارات تنشأ من حدث واحد - وهو النقرة - إلا أن كل واحدة منها تصل إلى الدماغ وتتم معالجتها بسرعة مختلفة، بحيث يتم الحصول على التأخر بين الإشارات الصادرة من حواس مختلفة. هذه الظاهرة طبيعية، وحقيقة أننا ندرك حدث النقر كحدث واحد، تشير إلى أن الدماغ قادر على التعامل مع التأخيرات المختلفة.
في دراساتها، التي حصلت على منحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، والتي تم إجراؤها في مختبرها في قسم الهندسة الطبية الحيوية، بالتعاون مع طلابها وشركائها في البحث، تدرس البروفيسور نيسكي كيفية تمكن الدماغ من إسناد جميع العناصر إلى الدماغ. هذه الإشارات إلى هذا الحدث الوحيد. هل تستخدم، على سبيل المثال، ساعة داخلية تسمح لها بتمثيل التأخير كفارق زمني بين المعلومات الحالية والمتأخرة؟ أم أنه يقدرها فقط بناء على المعلومات المتوفرة لديه في تلك اللحظة، دون الرجوع إلى فروق التوقيت؟ وبعيدًا عن فهم كيفية قيام الدماغ بالتكامل بين الحواس، قد تكون النتائج مهمة في فهم الظواهر العصبية المتعلقة بمشاكل توقيت المعلومات الحسية، على سبيل المثال في الإهمال الجانبي (الذي قد يظهر بعد السكتة الدماغية)، أيضًا كما في تأهيل المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض أو الظواهر. ويأمل العلماء، بقيادة البروفيسور نيسكي، أن تؤدي هذه النتائج إلى تطوير تقنيات متطورة يكون فيها تأخير لا مفر منه في نقل المعلومات، مثل العمليات الجراحية التي تستخدم الأنظمة الآلية من مسافة بعيدة.
وفي إحدى التجارب التي تم إجراؤها كجزء من الدراسة، والتي فازت بمنحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، قام المشاركون بحركات مستقيمة نحو الهدف. وفي مرحلة ما من التجربة، قام الباحثون بالتدخل في الحركات من خلال تطبيق قوة في اتجاه عمودي على اتجاه الحركة باستخدام ذراع آلية. وتعتمد قوة هذه القوة على سرعة حركة اليد للأشخاص المشاركين في الدراسة، وتم تفعيلها بتأخير يصل إلى عدة عشرات من المللي ثانية. كان الأشخاص بالفعل قادرين على التعامل مع القوة المتأخرة وعادوا لأداء حركات مستقيمة على الرغم من الاضطراب. ومع ذلك، وجد الباحثون أن الدماغ يفشل في تمثيل القوة كعامل يعتمد فقط على السرعة المتأخرة، ولكن فقط كمزيج من السرعات الحالية والمتأخرة.
وفي دراسة أخرى، نظر الباحثون في كيفية تعامل الدماغ مع ردود الفعل البصرية المتأخرة. لعب المشاركون لعبة بينج بونج افتراضية: من خلال تحريك أيديهم، تمكنوا من التحكم في حركة المضرب على الشاشة وطلب منهم ضرب كرة تتحرك على متن طائرة. أثناء التجربة، أوقف الباحثون حركة المضرب مؤقتًا بالنسبة لحركة اليد (على غرار ما يحدث عند العمل مع أجهزة الكمبيوتر البطيئة). بعد أن لعب المشاركون لفترة معينة من الوقت في البيئة المتأخرة، وجد أنهم قاموا بحركات أطول من تلك التي قاموا بها من قبل. أي أن أدمغة المشاركين فشلت في تفسير التأخر بين حركة اليد وحركة المضرب على أنه فارق زمني، بل على أنه "تشويه مكاني" للعلاقة بينهما، فما هو السؤال؟ ماذا يحدث عندما تأخر ردود الفعل الحسية التي ينقلها جسمنا إلى الدماغ؟ وكيف يمكن تعويض التأخير والتقليل من عواقبه؟
إن التعامل مع التأخير في أداء الإجراءات الحركية لا يتم بالضرورة من خلال الساعات الداخلية
يقول الدكتور جاي أبراهام، الذي أجريت دراساته جزئيا كجزء من أطروحة الدكتوراه والذي يجري حاليا أبحاث ما بعد الدكتوراه في جامعة بيركلي في كاليفورنيا، إن نتائج الدراسات تشير إلى أن التعامل مع تأخير في لا يتم تنفيذ الإجراءات الحركية بالضرورة من خلال الساعات الداخلية، ولكن من خلال تمثيل يعتمد على المعلومات في الوقت الحقيقي. ومع ذلك، فإن الصورة أكثر تعقيدا. وفي سلسلة من الدراسات في مختبر نيسكي بقيادة الدكتور راز ليب، الذي يقوم حاليًا بأبحاث ما بعد الدكتوراه في ميونيخ بألمانيا، وجد العلماء سبعة نوابض "افتراضية" ملموسة (يتم تفعيلها فعليًا بواسطة أذرع آلية)، والتي تحاكي حركة طبيب يفحص صحة الأنسجة التي يلمسها، أو كما نفحص جميعًا درجة نضج الثمار؛ ويختلف تأثير التأخير على الإدراك والعمل. في حين أن التأخير يجعلنا نعتقد أن الزنبركات التي نلمسها أكثر ليونة، فإننا نطبق قوى قبض على الجسم تتوافق مع صلابة الجسم الحقيقية ويتم توقيتها كما لو كان دماغنا قادرًا على تمثيل الفرق في الأوقات بدقة.
تقول البروفيسور نيسكي إنه بالإضافة إلى أبحاثها الأساسية، باعتبارها رئيسة مختبر الروبوتات الطبية الحيوية، فإنها تشعر بأنها ملزمة بمحاولة المساهمة في الأبحاث التطبيقية أيضًا. وتهدف بالتعاون مع شركائها السريريين من مستشفى سوروكا إلى تحسين تدريب الجراحين باستخدام أساليب الجراحة عن بعد والواقع الافتراضي. تعمل مع شركائها من قسم العلاج الطبيعي على تطوير واجهات حسية تساعد في إعادة التأهيل والحياة اليومية للمرضى الذين يعانون من أمراض عصبية. ولهذه الغاية، انضمت مؤخرًا إلى مختبر إعادة التأهيل في "عدي النقب نحلات عيران" كباحثة رئيسية في إعادة التأهيل بالواجهات الحسية.
كما شارك في هذه الدراسات البروفيسور أمير كارنيل علي هشالوم، والدكتور ليئور شموئيلوف من قسم أبحاث الدماغ، وكذلك البروفيسور عوفر دونهين، والدكتور عساف بريسمان من جامعة بن غوريون في النقب؛ الدكتور فراس موفاسي الذي أنشأ مؤخرًا مختبرًا في التخنيون، والبروفيسور ساندرو موسى إيبالدي من معهد إعادة التأهيل في شيكاغو. شركاء نيسكي السريريون هم البروفيسور يائيل رافالي، الدكتور أوري نيتس، الدكتور يائير بينميني، والبروفيسور أليكس غيفتلر، وجميعهم من مركز جامعة سوروكا، والدكتورة سيمونا بار حاييم من قسم العلاج الطبيعي في جامعة بن غوريون. النقب ومختبر إعادة التأهيل في عدي النقب نشيلات عيران" في أوفاكيم.
الحياة نفسها:
يركض البروفيسور نيسكي لمسافات طويلة، ويستمتع بالجري في الميدان، وخاصة في الصحراء، في منطقة سدي بوكر، جنوب بئر السبع. إنها تشارك في سباقات الماراثون للاستمتاع بالجري، وليس من أجل التحفيز التنافسي. في جولاتها التدريبية، تنضم إليها الكلاب التي تربيها. بالإضافة إلى ذلك، فهي تستمتع أيضًا بالتسلق، في هذه المرحلة على جدار تسلق صناعي، لكنها تأمل قريبًا أن تجرب يدها في هذا المجال، في الميدان. وهي متزوجة من الدكتور عوزي حداد من جامعة بن غوريون، ولديهما ابنة اسمها درور. وهي تخطط هذه الأيام للذهاب في إجازة في كامبريدج، إنجلترا، وبعد عودتها ستنتقل هي وعائلتها إلى كيبوتس تالاليم في النقب.
