إعادة توصيل الأطراف الإلكترونية / عصي غاري

ولعل سر تحكم الدماغ في الأطراف الصناعية هو تجاهل الدماغ تماماً

وفي السنوات الأخيرة، قدم العلماء العديد من الإنجازات في مجال توصيل الأطراف الصناعية مباشرة إلى الدماغ. أفادت بعض الدراسات أن الأشخاص ذوي الإعاقة الشديدة، أو القرود المستخدمة كمواضيع بديلة، استخدموا أطرافًا إلكترونية وتحكموا فيها بقوة التفكير لرفع الكوب أو "إضفاء المتعة" على سبيل المثال.

أمام العديد من هذه الأجهزة طريق طويل لتصبح أكثر من مجرد شاشات مختبرية ذكية، وتتطلب ضبطًا دقيقًا ومستمرًا للحفاظ على اتصال فعال بالدماغ. تعد القراءة الموثوقة للإشارات الصادرة من الأقطاب الكهربائية المزروعة في الدماغ أحد التحديات الكبرى في علم الأعصاب والهندسة الطبية الحيوية، وسوف تشغل الأجيال القادمة من الباحثين أيضًا.

وفي الوقت نفسه، وجد العلماء والمهندسون طريقة لسد الحلقة المفقودة. وبدلاً من محاولة فك رموز موجة الإشارات داخل الدماغ، يقوم بعض الباحثين بإنشاء أطراف اصطناعية تتلقى الأوامر من النهايات العصبية المتبقية بعد البتر.

وأفضل مثال حتى الآن هو على الأرجح العجل الآلي الذي تم تطويره في معهد إعادة التأهيل في شيكاغو. قام العلماء هناك بربط شبكة أسطوانية مكونة من 32 قطبًا كهربائيًا بفخذ زاك ووتر، البالغ من العمر الآن 96 عامًا، بعد أن قُطعت ساقه في حادث دراجة نارية عام 2009. وفي سبتمبر 2013، أفاد الأطباء في مجلة نيو إنجلاند الطبية أن هذه الأقطاب الكهربائية تلتقط الإشارات القادمة من دماغ زاك عند نهايات الأعصاب الطرفية، وتوجه الساق الاصطناعية للمشي وحتى صعود السلالم.

وللتغلب على التحدي الهندسي المتمثل في استخراج إشارات واضحة وقوية من الأعصاب المتبقية في ساق فوتار، قام الأطباء بربط الأعصاب المسؤولة عن حركات القدم ببقايا العضلات، التي تعمل كمضخمات طبيعية للإشارات. يقول تود كويكين، مدير مركز الطب الإلكتروني التابع للمعهد: "إن العضلات تضخم الأوامر الحركية حوالي 1,000 مرة".

يستخدم طرف اصطناعي جديد آخر وصلة طرفية مماثلة لنقل إشارات الإحساس اللمسية في الاتجاه المعاكس: من الأطراف إلى الدماغ. قام الباحثون في جامعة كيس ويسترن ريزيرف بزراعة أقطاب كهربائية صغيرة في الجزء العلوي من ذراع شخص مبتور الأطراف وربطوها بذراع ويد آلية. عندما اكتشفت أجهزة الاستشعار الموجودة في اليد الإلكترونية الضغط، قامت الأقطاب الكهربائية بتحفيز النهايات العصبية لنقل المعلومات حول اللمس إلى الدماغ. واختبر الباحثون الجهاز من خلال مطالبة مريض معصوب العينين بقطف حبة عنب. يقول داستن تايلر، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كيس ويسترن: "لقد كان قادرا على الإمساك بها بقوة كافية لقطفها، ولكن ليس بقوة كافية لسحق الفاكهة".

ستظل الروابط المباشرة بين الأطراف الاصطناعية والدماغ مطلوبة في المستقبل لدى المرضى الذين تمنع إصابة الحبل الشوكي لديهم انتقال الإشارات العصبية إلى الأطراف. وفي الوقت نفسه، فإن الاتصال بالنهايات العصبية الطرفية قد يساعد بعضًا من الملايين من مبتوري الأطراف في الولايات المتحدة على المشي بسهولة أكبر.

تم نشر المقال بإذن من مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل