«BCIs» تفتح باب الأمل لعلاج إصابات الدماغ وصعوبات التواصل

برزت مرخراً أبحاث تطوير أنظمة واجهة الدماغ والكمبيوتر المعروفة باسم (BCIs) وهي أجهزة مساعدة ناشئة، قد تساعد يومًا ما الأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ، أو العمود الفقري على الحركة، أو صعوبات التواصل.
وتعتمد أنظمة BCI على أجهزة استشعار قابلة للزرع، تسجل الإشارات الكهربائية في الدماغ، وتستخدم هذه الإشارات لتشغيل الأجهزة الخارجية، مثل أجهزة الكمبيوتر، أو الأطراف الاصطناعية الآلية.
وتستخدم معظم أنظمة BCI الحالية مستشعرًا، أو جهازي استشعار، لأخذ عينات تصل إلى بضع مئات من الخلايا العصبية، لكن علماء الأعصاب مهتمون بالأنظمة القادرة على جمع البيانات من مجموعات أكبر بكثير من خلايا الدماغ.
والآن ، اتخذ فريق من الباحثين خطوة رئيسية نحو مفهوم جديد لنظام BCI المستقبلي - نظام يستخدم شبكة منسقة من المستشعرات العصبية اللاسلكية ذات النطاق الصغير، كل منها بحجم حبة ملح، للتسجيل والتحفيز لنشاط المخ.
وتقوم المستشعرات ، التي يطلق عليها اسم "الحبيبات العصبية" ، بتسجيل النبضات الكهربائية التي يتم إجراؤها عن طريق إطلاق الخلايا العصبية، وإرسال الإشارات لاسلكيًا إلى محور مركزي، والذي ينسق ويعالج الإشارات.
وفي دراسة نُشرت في 12 أغسطس في Nature Electronics ، أظهر فريق البحث استخدام ما يقرب من 50 من هذه الخلايا العصبية المستقلة لتسجيل النشاط العصبي في القوارض.
ويقول الباحثون، إن النتائج هي خطوة نحو نظام يمكن أن يمكّن يومًا ما من تسجيل إشارات الدماغ بتفاصيل غير مسبوقة، مما يؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية عمل الدماغ، وعلاجات جديدة للأشخاص الذين يعانون من إصابات الدماغ، أو العمود الفقري.
وقال أرتو نورميكو ، الأستاذ في كلية براون للهندسة وكبير مؤلفي الدراسة: "أحد أكبر التحديات في مجال واجهات الدماغ والحاسوب هو هندسة طرق استكشاف أكبر عدد ممكن من النقاط في الدماغ"، وأضاف: "حتى الآن ، كانت معظم أجهزة BCI عبارة عن أجهزة متجانسة - تشبه إلى حد ما أسرة صغيرة من الإبر، وكانت فكرة فريقنا هي تفكيك هذا الكتلة الأحادية إلى مستشعرات صغيرة يمكن توزيعها عبر القشرة المخية. وهذا ما تمكنا من القيام به تظاهر هنا ".
وبدأ الفريق ، الذي يضم خبراء من براون وجامعة بايلور وجامعة كاليفورنيا في سان دييجو وكوالكوم ، العمل على تطوير النظام منذ حوالي أربع سنوات.
وقال نورميكو ، المنتسب إلى معهد كارني لعلوم الدماغ، إن التحدي كان ذا شقين، تطلب الجزء الأول تقليص الإلكترونيات المعقدة المشاركة في الكشف عن الإشارات العصبية وتضخيمها ونقلها إلى شرائح السليكون العصبية الصغيرة.
وكان الفريق قد قام في البداية بتصميم ومحاكاة الإلكترونيات على جهاز كمبيوتر ، وخضع لعمليات تكرار تصنيع عديدة لتطوير رقائق تشغيلية.