يرجى ملاحظة - طريقة جديدة تعرف باسم علم البصريات الوراثي ستمكن التطبيقات التي كانت مستحيلة في السابق، على سبيل المثال قدرة المكفوفين تقريبًا على الرؤية بشكل معقول والصم حتى سماع الموسيقى
باتريك ديجنار، جامعة نيوكاسل
إن الجهاز العصبي الذي يأمر الجسم ويتحكم فيه هو بنية رائعة، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن تسوء الأمور. يمكن أن تسبب العيوب في الحمض النووي لدينا مجموعة متنوعة من الاضطرابات. الحوادث والشيخوخة وحتى سوء التغذية يمكن أن تسبب أيضًا تدمير الجهاز العصبي. قد تساعد الأدوية والعلاجات، ولكن في كثير من الحالات لا يوجد علاج، وحتى لو كان هناك علاج، فإن علاج الاضطرابات العصبية يكون أقل فعالية من علاج الأمراض الأخرى.
هناك علاجات يتم إجراؤها منذ آلاف السنين، على سبيل المثال التحفيز الكهربائي للجهاز العصبي. استخدم الأطباء في روما القديمة الثعابين الكهربائية لتوفير العلاج بالصدمة للألم الخفيف. وبعد مرور 2000 عام تقريبًا، نستخدم تقنية كهربائية مماثلة باستخدام أجهزة TENS (تحفيز العصب الكهربائي تحت الجلد).
تشمل العلاجات المتقدمة اليوم استخدام الأجهزة التعويضية العصبية التي تربط الأنظمة الإلكترونية مباشرة بالجهاز العصبي لتحل محل الوظائف التالفة. وهي عبارة عن أجهزة تنظيم ضربات القلب والأطراف الاصطناعية الحسية التي تحل محل حاستي البصر والسمع للمكفوفين والصم. وقد تخترق التقنيات القريبة الجهاز العصبي اللاإرادي لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض المزمنة مثل مرض السكري.
يوجد اليوم أجهزة تنظيم ضربات القلب التي لا توفر التحفيز الكهربائي فحسب، بل يتم توصيلها أيضًا بالجهاز العصبي اللاإرادي لفهم مشاعرنا اللاواعية.
تستخدم أجهزة تنظيم ضربات القلب التي تعمل بطريقة تحفيز الدائرة المغلقة وأجهزة تنظيم ضربات القلب هذه الطريقة لتسريع معدل ضربات القلب عندما يشعر المريض بمشاعر مثل القلق والإثارة، مما يسمح للمريض بالاستمتاع بأفلام الرعب والعمل في الاجتماعات المهمة.
رؤية الضوء
الأطراف الاصطناعية البصرية للمكفوفين لديها القدرة على تغيير حياتهم بشكل أكبر. وبعد عقود عديدة من التطوير، توجد اليوم أجهزة يمكن توصيلها لاسلكيًا بشريحة في العين متصلة بنظام الكاميرا وأنظمة المعالجة. بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من التهاب الشبكية الصباغي، وهو مرض يتسبب في موت خلايا الشبكية الحساسة للضوء في العين تدريجيًا، تقوم هذه الأجهزة بنقل المعلومات البصرية إلى خلايا الشبكية المتبقية من خلال التحفيز الكهربائي. ومع ذلك، حتى الآن، لا يمكنهم سوى إعادة إنتاج صورة أولية تبدو وكأنها حفنة من النقاط الوامضة.
إن ثورة الأطراف الصناعية العصبية لديها القدرة على الوصول إلى أبعد من ذلك، وعلى عكس العديد من الابتكارات في هذا المجال، والتي تأتي من التطورات في مجال الإلكترونيات، فإن هذا التطور يأتي في الواقع من البحوث البيولوجية.
وفي عام 2003، اكتشف العلماء الألمان الذين يدرسون الطحالب بروتينًا يمكنه تحويل الخلايا العصبية إلى خلايا حساسة للضوء. وأدى ذلك إلى طريقة جديدة تعرف باسم علم البصريات الوراثي، والتي تتضمن العلاج الجيني المصمم لجعل الخلايا في العين حساسة للضوء. تعد هذه التقنية الجديدة أكثر قوة ودقة من التقنيات السابقة وتحافظ على اتصال عالي الدقة مع الجهاز العصبي.
في حالة التهاب الشبكية الصباغي، فبدلاً من استبدال خلايا شبكية العين بشريحة، يسمح لنا علم البصريات الوراثي باستعادة القدرة على اكتشاف الضوء في الخلايا المتبقية، وذلك باستخدام نظارات إلكترونية خاصة أولاً ومن ثم يمكن استخدامها لنقل المعلومات البصرية في الطريقة التي يمكن لهذه الخلايا الحساسة الجديدة أن تفهمها.
تم مؤخرًا علاج المرضى الأوائل من البشر بتقنية العلاج الجيني في الولايات المتحدة الأمريكية. وإذا نجحت هذه الطريقة كما هو مخطط لها، فسوف تحدث ثورة حقيقية في نوعية حياة المرضى. هناك مجموعات من الباحثين يزعمون أنه سيكون من الممكن تقريبًا استعادة الرؤية الطبيعية. تبدو المجموعات الأخرى، بما في ذلك مجموعتي، أكثر حذرًا بعض الشيء، لكنها تعتقد أنه على المدى المتوسط، سيسمح هذا للمرضى بالمشي بدون عصا، وربما حتى التعرف على الوجوه مرة أخرى. ونأمل أيضًا أن نكون قادرين على تكييف هذه التقنية مع مجموعة أكبر من المرضى، بما في ذلك أولئك الذين يعانون من الجلوكوما المسببة للعمى والصدمات.
ومن المأمول أن يتم تحقيق تقدم مماثل أيضًا في مجال زراعة السمع، والذي يمكن اليوم أن يسمح للمرضى بالانضمام إلى محادثات جماعية صغيرة ولكن كل موسيقى تبدو لهم مثل موسيقى الموت التي يتم عزفها تحت الماء. ويأمل الفريقان الأمريكي والألماني في استخدام علم البصريات الوراثي كوسيلة أكثر دقة لتحفيز الخلايا العصبية السمعية من الغرسات الكهربائية التقليدية. ويأملون أن يكون من الممكن بهذه الطريقة إنتاج أجهزة تسمح بالاستماع إلى الموسيقى بشكل طبيعي تقريبًا.
محادثات مع العقل
يمتلك علم البصريات الوراثي أيضًا القدرة على علاج عشرات الملايين من المرضى الذين يعانون من الصرع واضطرابات الدماغ الأخرى. جزء من مشكلة الأنظمة التعويضية العصبية التقليدية هو أنه من الصعب تحفيز الجهاز العصبي واستقبال الكهرباء العصبية في نفس الوقت. إنه مثل سماع شخص يهمس عندما يصرخ آخر، ولكن باستخدام علم البصريات الوراثي، يمكن تحفيز العصب بالضوء دون التأثير على الإشارات الكهربائية. وهذا يعني أنه سيكون من الممكن الآن إجراء محادثة مباشرة مع الدماغ.
ومن أجل تطبيق التكنولوجيا بنجاح على مرضى الصرع، نعتزم إرسال إشارات إلى أجزاء الدماغ التي تشرف على السلوكيات مثل الإدراك ونطلب منهم الاسترخاء. ونأمل أن نكون من أوائل الفرق التي تجرب هذه الطريقة على مريض الصرع في عام 2021. وإذا نجحت، فسوف تغير حياة المرضى الذين اضطروا إلى تعاطي المخدرات حتى الآن.
في العقود القادمة، سنرى الأطراف الاصطناعية العصبية مقترنة بالعلاجات الجينية مثل علم البصريات الوراثي، وربما حتى علاجات الخلايا الجذعية.
حتى شركات الأدوية التقليدية بدأت في استكشاف إمكانيات تطوير الأدوية الإلكترونية الحيوية بهدف تحفيز أعضاء الجسم لإنتاج المواد الكيميائية الحيوية العلاجية. تتميز هذه الطريقة بأنها ستسمح للأطباء بالعلاج الشخصي وعلى الأقل تحسين شروط اليقين.
بالنسبة لأولئك الذين نشأوا على أفلام مثل Blade Runner، يتوقع المرء أن جميع البشر اليوم سيعززون أنفسهم عن طريق إضافة غرسات إلكترونية. وفي الواقع، ما زلنا بعيدين عن هذه الرؤية للمستقبل. ومن ناحية أخرى، بدأ كتاب الخيال العلمي للتو في سد الفجوة مع واقع الإلكترونيات الإلكترونية الغنية بالبيولوجيا. في النهاية، من الصعب التغلب على الطبيعة، ولكن إذا تمكنا من توفير وظائف شبه طبيعية للأشخاص ذوي الإعاقة، فقد يؤدي ذلك إلى تحسين حياتهم بشكل كبير.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
- لاختراق الجهاز العصبي
- خلية عصبية اصطناعية تحاكي الخلية العصبية البشرية
- "في المستقبل سوف يخترق المتسللون أدمغتنا"
ترجمة: آفي بيليزوفسكي
