واستطاعت القرود تحريك أطرافها المشلولة من خلال رابط مباشر بين الخلايا العصبية والعضلات

أرسل الباحثون في جامعة واشنطن رسائل مباشرة من الخلايا العصبية المفردة في الدماغ إلى عضلات الذراع المشلولة لدى القرود، مما يدل على أن القرود كانت قادرة على تحريك العضلات من خلال التدريب

كل أسبوع، مساء السبت، نسمع الرقم المشؤوم في الراديو: عدد الأشخاص الذين ماتوا في حوادث السيارات في نهاية هذا الأسبوع. ولكن مع كل الأسى والألم الذي يشعر به ضحايا حروب الطرق، ننسى أحيانًا أن وضع المصابين الذين ينجون من حوادث الطرق ليس بالأمر السهل أيضًا. ويعاني الكثير منهم لفترة طويلة من الإصابات التي تعرضوا لها، خاصة إذا كانت إصابات في الأعصاب والنخاع الشوكي. إذا تم قطع الحبل الشوكي لشخص ما، فمن شبه المؤكد أنه سيظل مشلولا لبقية حياته.

ويحاول الباحثون في الهندسة الطبية والطبية الحيوية منذ سنوات عديدة إيجاد طريقة لاستعادة القدرة على الحركة للأشخاص الذين أصيبوا بالشلل، ولكن دون جدوى. شهد شهر تشرين الأول (أكتوبر) الماضي بداية حل لإصابات النخاع الشوكي، عندما أظهر باحثون في جامعة واشنطن تقنية سمحت للقرد بتحريك عضلات يديه المشلولة باستخدام أجهزة إرسال من الدماغ.

وقام الباحثون بتوصيل أقطاب كهربائية بـ "القشرة الحركية" للقرود، وهي منطقة من الدماغ تتحكم في الحركات الإرادية. وقامت الأقطاب الكهربائية بمراقبة الخلايا العصبية التي تم تنشيطها في تلك المنطقة، وتم تدريب القرود أمام شاشة كمبيوتر تم توصيلها بالأقطاب الكهربائية. تم تسجيل كل تنشيط للخلايا العصبية كإشارة كهربائية بواسطة جهاز كمبيوتر، والذي قام بترجمة الإشارة إلى حركة المؤشر على الشاشة. ومن خلال لعبة إطلاق النار على الهدف، تمكنت القرود من الوصول إلى مستوى من الدقة حيث يمكنهم فقط تنشيط خلايا عصبية واحدة في أدمغتهم.

وبعد أن أثبتت القرود قدرتها على التحكم في المؤشر على الشاشة، تم تخدير عضلات أذرعها بمخدر موضعي يمنع مرور الإشارات عبر الأعصاب. وتم وضع القرود أمام شاشة الكمبيوتر مرة أخرى، لكن هذه المرة قام الباحثون بتحويل نشاط الدماغ إلى تحفيز كهربائي تم إرساله إلى عضلات الذراع المشلولة. وواصلت القرود ممارسة لعبة التصويب على الهدف، لكن هذه المرة كانت حركات المؤشر على الشاشة مصحوبة بحركات فعلية لعضلات الذراع، مما يدل على أن القرود استعادت القدرة على التحكم في العضلات المشلولة. وكان الاكتشاف الأكثر إثارة للإعجاب هو أن القرود كانت قادرة على التحكم في عضلة الذراع المنقبضة والعضلة الباسطة، وليس فقط في عضلة واحدة.

ينبع جزء من الابتكار في البحث من اكتشاف أن كل خلية في منطقة "القشرة الحركية" قادرة على تحفيز عضلات الذراع للنشاط، بغض النظر عن وظيفتها السابقة أو العضلات التي كانت مرتبطة بها. تم تصميم واجهات الكمبيوتر والدماغ السابقة لتتوافق فقط مع أعصاب وعضلات معينة متصلة بها، لكن الاكتشاف الحالي يظهر أن الدماغ يتمتع بأكبر قدر من المرونة في العمل، مما يوسع إمكانيات تطوير واجهات الكمبيوتر والدماغ.

"ليس هناك أي التزام على الخلايا بأن يكون لها دور مسبق في الحركة"، كما يقول إبرهارد أ. بيتز، أستاذ علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية بجامعة واشنطن في سياتل وأحد مؤلفي الدراسة. "يمكننا إنشاء اتصال مباشر بين الخلية ومصدر الحركة، حيث يمكن للمستخدم أن يتعلم التحكم فيها وتحسينها بمرور الوقت."

ووجد بيتز وزملاؤه أن القرود تمكنت من تحسين سيطرتها على النشاط العصبي، الذي يصاحب تحفيز عضلات الذراع، من خلال التدريب. وعلى الرغم من أن وقت التدريب كان محدودًا بمدة الحصار العصبي، فقد وجد الباحثون أن القردة كانت قادرة على إصابة الهدف ثلاث مرات أكثر بعد التدريب. ويتوقع بيتز أنه سيكون من الممكن في المستقبل تمديد وقت التدريب باستخدام دوائر مزروعة من شأنها إنشاء روابط صناعية دائمة بين العضلات والخلايا العصبية في الدماغ.

ينبئ هذا الاكتشاف بمستقبل مشرق لطب إصابات العمود الفقري، حيث سيكون بمقدور وسائل الإعلام والباحثين إنشاء رابط بين "القشرة الحركية" ومواقع أخرى، وسيكونون قادرين على تجاوز الضرر الذي لحق بالحبل الشوكي والسماح الضحايا لتحريك أطرافهم. ولكن على الرغم من الأمل المشرق، فإن التطبيقات السريرية على البشر لا تزال بعيدة المنال. يوافق بيتز على أن التطبيقات السريرية لن تصل في العقد المقبل، ويضيف أنه يجب إيجاد طرق أفضل لتسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية والتحكم في عدة عضلات في نفس الوقت، جنبًا إلى جنب مع تصميم الدوائر المزروعة موثوقة وآمنة للاستخدام.

هل سيتمكن الأشخاص ذوو الإعاقة خلال عشرين عامًا من التخلي عن كراسيهم المتحركة واستخدام أرجلهم مرة أخرى؟ لا أحد يعرف على وجه اليقين الإجابة على هذا السؤال، ولكن التجارب الواعدة تظهر أنه لا توجد مشكلة أكبر من أن يواجهها الدماغ البشري - حتى لو كانت هناك حاجة إلى الاتصال بالأقطاب الكهربائية.

وفقا لباحثين من المعهد الوطني للصحة