پژوهشگران دانشگاه کمبریج در حال توسعه ایمپلنت‌هایی برای دور زدن عصب آسیب دیده هستند تا عملکرد اندام‌های فلج را بازگردانند. هدف از این پژوهش ساخت دو دستگاه ایمپلنت بیسیم است، یکی برای خواندن اطلاعات مغزی و درک هدف کاربر و دیگری برای ارسال دستورات مغزی به عضلات. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

وقتی می‌خواهید دست خود را بالا بیاورید، مغز شما یک سیگنال الکتریکی از طریق نخاع به عصبی می‌فرستد که عضله شانه را تغذیه می‌کند. این موجب پخش شدن موجی از الکتریسیته در عضله، انقباض و بالا آمدن دست می‌شود. اما وقتی این عصب آسیب جدی ببیند دیگر نمی‌تواند پیام را منتقل کند و کنترل دست از بین می‌رود.

پروفسور George Malliaras از آزمایشگاه بیوالکترونیک دانشگاه کمبریج می‌گوید: «عصب‌ها سیم‌هایی هستند که با انتقال دستور از مغز و ارسال اطلاعات حسی به مغز به ما توانایی حرکت عضلانی می‌دهند».

«آسیب به اعصاب، از طریق بیماری یا حادثه، منجر به فلجی و بی‌حسی دائمی اندام می‌شود و کیفیت زندگی را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. در ایالات متحده از هر ۵۰ نفر ۱ نفر با فلجی زندگی می‌کند. این افراد مبتلا به اختلال سیستم عصبی مرکزی هستند که منجر به مشکل یا ناتوانی در حرکت اندام‌های فوقانی یا تحتانی می‌شود.».

دور زدن اعصاب آسیب دیده

Malliaras از تخصص خود در زمینه الکترونیک برای سیم‌کشی بیولوژیکی بدن انسان استفاده می‌کند. او می‌خواهد دستگاه‌های ایمپلنتی ایجاد کند که با دور زدن اعصاب آسیب دیده، ارتباط میان مغز و سیستم عصبی را دوباره برقرار می‌کند.

این گروه در حال توسعه دو دستگاه است که آنها را پروتزهای عصبی می‌نامند. یکی الگوهای الکتریکی را از مغز می‌خواند و دیگری تکانه‌های الکتریکی را به گروه عضلات هدف تزریق می‌کند. این دو دستگاه به صورت بی‌سیم به یکدیگر متصل می‌شوند و امکان انتقال بی‌نقص اطلاعات بین دو محل و دور زدن عصب آسیب دیده را فراهم می‌کنند.

Sam Hilton، دستیار پژوهشی در گروه Malliaras می‌گوید: «هدف ما این است که سیگنال‌های الکتریکی مغز را پیش از ورود آنها به عصب آسیب دیده دریافت و مستقیماً از طریق امواج رادیویی به عضلات هدف ارسال کنیم».

این روش در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و سلول‌های رشد یافته در آزمایشگاه آزمایش شده است. اما پیش از آزمایش روی انسان، گام مهم دیگری نیز وجود دارد: آزمایش ایمنی آن روی حیوانات زنده.

Hilton می‌گوید: «به دلیل ماهیت جدید دستگاه‌ها، ما مسئولیت اخلاقی و حرفه‌ای داریم که پیش از استفاده روی انسان از ایمن بودن این روش اطمینان حاصل کنیم. درنتیجه باید آن را روی حیوانات آزمایش کنیم». در مراحل نهایی اعتبار سنجی، آنها از یک مدل موش صحرایی دچار آسیب عصبی استفاده می‌کنند تا نشان دهند، عملکرد می‌تواند به اندام فلج بازگردد.

هر دستگاه با یک بیهوشی عمومی روی مغز یک موش بزرگسال قرار می‌گیرد. سرپوش چاپ سه بعدی متصل به جمجمه موش شامل وسایل الکترونیکی است که اطلاعات مربوط به تکانه‌های الکتریکی مغز موش را برای تجزیه و تحلیل به رایانه منتقل می‌کند. یک هفته پس از نصب دستگاه، موش کاملاً بهبود می‌یابد و جمع‌آوری اطلاعات را می‌توان آغاز کرد.

گروه امیدوار است پس از بهینه‌سازی، با استفاده از این دستگاه الگوهای مغزی مربوط به حرکات دست موش را تشخیص دهد. در نهایت دستگاه می‌تواند بر اساس فعالیت‌های مغزی تعیین کند که موش چه زمانی می‌خواهد با پنجه خود جسمی را بگیرد.

این کار پتانسیل بهبود یا بازیابی حرکت در بیمارانی را دارد که از آسیب عصبی شدید رنج می‌برند، کیفیت زندگی آنها را بهبود می‌بخشد و بار خدمات پزشکی را کاهش می‌دهد. البته پیش از آن باید بررسی شود چگونه میکروالکترونیک پیچیده می‌تواند با بافت زنده به روشی کاملاً دقیق و کنترل شده ارتباط برقرار کند‌.

بیشتر بخوانیم:

>> آزمایش ایمپلنتی که بازنشستگان فلج ارتش با آن راه می روند

>> امکان کنترل روابط اجتماعی موش ها با یک ایمپلنت مغزی

منبع: cam.ac.uk