أطراف صناعية تحول إشارات الدماغ إلى أفعال (1 من 2)

د.مازن النجار
\n\n
أعلن فريق من علماء الأعصاب بجامعة بتسبرغ الأميركية الأسبوع الماضي عن نتائج تجربة رائدة في مجال تصميم الأطراف التعويضية وإعادة تأهيل ضحايا حوادث بتر الأطراف.\nفقد تمكنوا من إجراء دراسة على مجموعة من القردة تعرضت لحوادث بتر الأطراف أو أصيبت بشلل، بهدف تدريبها على الاعتماد على النفس في تناول طعامها باستخدام طرف (ذراع) صناعي تعويضي تحت سيطرة الدماغ.\nيعتمد التحكم في هذه الذراع الصناعية على جهاز مزروع في أدمغة هذه القردة، بحيث يتيح التقاط بعض أشكال النشاط العصبي، ويسمح بتحريك أطرافها التعويضية بسرعة مناسبة لتتناول الغذاء المخصص لها، فتلتقطه وتضعه إلى الفم.\nيعتبر المراقبون هذا النجاح مؤشراً قوياً على الإمكانات الواعدة لجيل جديد من التكنولوجيا الذكية، وتمثل أملاً وأفقاً جديداً لمرضى الشلل الناجم عن إصابات الحبل الشوكي أو سكتات الدماغ أو أمراض تعطل الأعصاب الحركية.\nوكان هذا المجال البحثي قد شهد تطوير أجهزة يتم زرعها بحيث تمكن مرضى الشلل الرباعي من استخدام فأرة الحاسوب بما يتيح لهم استخدام البريد الإليكتروني وكتابة وإرسال رسائلهم بواسطته، وربما القيام بتحريك ذراع آلية بسيطة.
\nيقول البروفسور أندرو شوارتز، قائد فريق البحث بقسم علم الأعصاب في جامعة بتسبرغ، الذي أجرى هذه الدراسة الجديدة أن الهدف البحثي للفريق هو تطوير جهاز تعويضي لمرضى الشلل التام، وسيكون الهدف النهائي هو الوصول إلى فهم أفضل لبنية ووظائف الدماغ الأكثر تركيباً.\nوذكرت دراسة شوارتز وزملائه أنه تم غرز مجسات (استشعار) عصبية في أدمغة القردة التي أجريت عليها الدراسة، وسجلت إشارات من منطقة الدماغ القشرية المسؤولة عن الحركة. بعد ذلك، قام الباحثون بتلقينها أو برمجتها (عصبياً) بحيث تقوم بتحريك الذراع الصناعي الآلي البديل، والذي تم وضعه قريباً من الكتف، بواسطة عمود تحريك.\nولدى إتقان القردة المشاركة في الدراسة لهذه القدرات، تم تحييد دور أذرعها في الحركة، ثم عولجت الإشارات من مجسات الاستشعار بواسطة جهاز حاسوب، لكي تستخدم في التحكم بالأطراف الصناعية. وهكذا تمكنت القردة من السيطرة على هذه الذراع الآلية.\nيؤمل أن يؤدي نجاح هذه التجربة على القردة إلى تطويرها وتطبيقها على البشر من مبتوري الأطراف أو مرضى الشلل، لكن هناك عدة صعوبات تقنية لا بد تذليلها أولاً.\nففي تجارب سابقة، حدث تراجع في جودة أو دقة الإشارات الواردة من الدماغ مع مرور الوقت، ولا تبدو الأذرع الآلية المستخدمة سهلة الحمل كما أنها لم تتطور بعد باتجاه تحقيق حساسية للمس، وهذا يجعل من الصعوبة بمكان ضبط قوة إمساك الأذرع بالأشياء.\nيد صناعية متقدمة التقنية\nوكانت شركة \"تتش بيونكس\" البريطانية قد طورت يداً تعويضية إلكتروحيوية (bionic) بتقنية متقدمة، تتيح تحكماً فردياً بالأصابع وإحساساً باللمس أكثر واقعية، كما أوردت \"أم آي تي تكنولوجي ريفيو\".\nتسمح هذه اليد الصناعية، ولأول مرة، للمستخدم بتشغيل وتحريك الأصابع فردياً، مستقلة عن بعضها البعض، باستخدام عضلات ما تبقى من الذراع.\nوتم تزويد أصابع هذه اليد الصناعية بمستوى عال من الحساسية، تمكن مستخدمها من التقاط كوب من الورق بجهد قليل أو بطاقة من فوق منضدة. وغُلفت أصابعها بشبه جلد، بحيث تبدو وتُحس كيد بشرية أكثر منها طرفاً صناعياً.\nأطلقت شركة تتش بيونيكس "Touch Bionics" البريطانية التي طورت هذه اليد الصناعية عليها اسم i-LIMB، أي الطرف الذكي أو اليد الذكية.\nتعتزم الشركة إماطة اللثام عن هذا الابتكار في المؤتمر العالمي الثاني عشر ل\"الجمعية الدولية للأعضاء التعويضية ووسائل التقويم\"، الذي سيعقد بمدينة فانكوفر الكندية، بين 29 يوليو/تموز و3 اغسطس/آب القادم.\nالسيطرة الكهروعضلية\nووفقاً لما أورده موقع الشركة، تعمل اليد الصناعية الجديدة بنظام سيطرة فريد عالي الاستجابة لسليقة المستخدم وحدسه ونواياه، ويستخدم نظام السيطرة إشارات (مدخلات) كهروعضلية مزدوجة لفتح وإغلاق أصابع اليد شبه الطبيعية.\nفالسيطرة الكهروعضلية توظف الإشارة الكهربية التي تولدها عضلات الجزء الباقي من طرف (ذراع) المريض. وتقوم الأقطاب الكهربية الموضوعة فوق الجلد بالتقاط هذه الإشارة.\nوقد استطاع مستخدمو الأطراف التعويضية الكهروعضلية الأساسية (الحالية) التكيف سريعاً مع نظام السيطرة هذا واتقان وظائفه واستخدام قدراته خلال دقائق. وقد تم استخدام اليد الجديدة بالفعل من قبل جنود مصابين في حربي العراق وأفغانستان بواسطة أجهزة تفجير بسيطة.\nوكانت جماعة المحاربين المصابين والمهتمة بدعم الجنود المصابين في جبهات القتال، قد قامت بتنظيم لقاء بنيويورك عُرض فيه الجيل القادم من اليد التعويضية. ويتركز اهتمام الجماعة على تقديم أطراف تعويضية وجلسات علاجية وخدمات، تلبي احتياجات جنود فقدوا ذراعاً أو ساقاً أو كليهما.\nوكانت مفاجأة اللقاء أن أحد مشاة البحرية الذي فقد جزءاً من ذراعه وكلا الساقين، كان قادراً على المشي والتفاعل الطبيعي. ورغم كون يده البلاستيكية البيضاء صناعية، فقد استخدمها تقريباً كيد بشرية طبيعية لدى تناوله للطعام، والتقاط الأشياء، وتحية الآخرين. ولدى مصافحته، يمكن الإحساس بأنها مصنوعة من معدن وبلاستيك، لكن قبضتها تُشعرك أنها طبيعية.\nيذكر أن تكلفة الحصول على اليد الإلكتروحيوية \"التعويضية\" الجديدة يصل لحوالي 9 آلاف جنيه استرليني أو ما يعادل 18 ألف دولار تقريباً.