الحب في الأطراف الصناعية

يمكن للسحالي أن تتجدد بعد أن فقدت ذيولها ، ويمكن أن تتجدد السرطانات بعد أن فقدت أقدامها ، ولكن بالمقارنة مع هذه الحيوانات التي تبدو "بدائية" ، فقد البشر الكثير من القدرة على التجدد خلال مسار التطور. تكاد تكون القدرة على تجديد الأطراف عند البالغين معدومة ، باستثناء الأطفال الذين قد يتجددون عندما يفقدون أطراف أصابعهم. نتيجة لذلك ، يمكن أن تتأثر جودة حياة أولئك الذين فقدوا أطرافهم بسبب حادث أو مرض بشكل كبير ، وكان إيجاد بديل بيولوجي خيارًا مهمًا للأطباء لتحسين حياة مبتوري الأطراف.

بالعودة إلى مصر القديمة ، كانت هناك سجلات لأطراف اصطناعية. في "علامة الأربعة" لكونان دويل ، هناك أيضًا وصف لقاتل يستخدم أطرافًا صناعية لقتل الناس.

ومع ذلك ، فإن مثل هذه الأطراف الصناعية توفر دعمًا بسيطًا ولكن من غير المرجح أن تحسن بشكل كبير تجربة حياة الشخص المبتور. يجب أن تكون الأطراف الصناعية الجيدة قادرة على إرسال إشارات في كلا الاتجاهين: من ناحية ، يمكن للمريض التحكم في الأطراف الاصطناعية بشكل مستقل ؛ من ناحية أخرى ، يجب أن يكون الطرف الاصطناعي قادرًا على إرسال الأحاسيس إلى القشرة الحسية لدماغ المريض ، تمامًا مثل الطرف الطبيعي مع الأعصاب ، مما يمنحه إحساسًا باللمس.

ركزت الدراسات السابقة على فك رموز رموز الدماغ للسماح للأشخاص (القرود والبشر) بالتحكم في الأذرع الآلية بعقولهم. ولكن من المهم أيضًا إعطاء الإحساس بالأطراف الاصطناعية. تتضمن العملية التي تبدو بسيطة مثل الإمساك ردود فعل معقدة ، حيث نقوم بضبط قوة أصابعنا بشكل لا شعوري وفقًا لشعور أيدينا ، حتى لا نفلت من الأشياء أو نضغط عليها بشدة. في السابق ، كان على المرضى الذين يستخدمون أياديًا صناعية الاعتماد على عيونهم لتحديد قوة الأشياء. يتطلب الأمر الكثير من الاهتمام والطاقة للقيام بأشياء يمكننا القيام بها بسرعة ، ولكن حتى في ذلك الوقت غالبًا ما يكسرون الأشياء.

في عام 2011 ، أجرت جامعة ديوك سلسلة من التجارب على القرود. كان لديهم قرود تستخدم عقولهم للتلاعب بالأذرع الروبوتية الافتراضية لفهم أشياء من مواد مختلفة. أرسل الذراع الافتراضية إشارات مختلفة إلى دماغ القرد عندما واجه مواد مختلفة. بعد التدريب ، تمكنت القرود من انتقاء مادة معينة بشكل صحيح والحصول على مكافأة غذائية. هذا ليس فقط عرضًا أوليًا لإمكانية إعطاء الأطراف الاصطناعية حاسة اللمس ، ولكنه يشير أيضًا إلى أن القرود يمكنها دمج الإشارات اللمسية التي يرسلها دماغ الطرف الاصطناعي مع إشارات التحكم في المحرك التي يرسلها الدماغ إلى الطرف الاصطناعي ، مما يوفر إمكانية كاملة مجموعة من ردود الفعل من اللمس إلى الإحساس للتحكم في اختيار الذراع بناءً على الإحساس.

التجربة ، رغم أنها جيدة ، كانت بيولوجية عصبية بحتة ولم تتضمن طرفًا اصطناعيًا حقيقيًا. وللقيام بذلك ، عليك أن تجمع بين علم الأعصاب والهندسة الكهربائية. في يناير وفبراير من هذا العام ، نشرت جامعتان في سويسرا والولايات المتحدة أوراقًا بحثية بشكل مستقل باستخدام نفس الطريقة لربط الأطراف الصناعية الحسية بالمرضى التجريبيين.

في فبراير ، أعلن العلماء في Ecole Polytechnique في لوزان ، سويسرا ، ومؤسسات أخرى ، عن أبحاثهم في ورقة نُشرت في Science Translational Medicine. أعطوا موضوعًا يبلغ من العمر 36 عامًا ، Dennis Aabo S؟ Rensen ، مع 20 موقعًا حسيًا في اليد الآلية التي تنتج أحاسيس مختلفة.

العملية برمتها معقدة. أولاً ، قام الأطباء في مستشفى جيميلي بروما بزرع أقطاب كهربائية في عصبي ذراع سورنسن ، العصب المتوسط ​​والعصب الزندي. يتحكم العصب الزندي في الإصبع الصغير ، بينما يتحكم العصب المتوسط ​​في السبابة والإبهام. بعد زرع الأقطاب الكهربائية ، قام الأطباء بتحفيز الأعصاب المتوسطة والزندية في سورنسن بشكل مصطنع ، مما منحه شيئًا لم يشعر به منذ فترة طويلة: شعر بيده المفقودة تتحرك. مما يعني أنه لا يوجد شيء خاطئ مع نظام سورينسن العصبي.

ثم قام العلماء في Ecol Polytechnique في لوزان بتوصيل أجهزة استشعار باليد الروبوتية التي يمكن أن ترسل إشارات كهربائية بناءً على ظروف مثل الضغط. أخيرًا ، ربط الباحثون الذراع الآلية بذراع سورنسن المقطوعة. تحل المستشعرات الموجودة في اليد الروبوتية محل الخلايا العصبية الحسية في يد الإنسان ، وتستبدل الأقطاب الكهربائية التي يتم إدخالها في الأعصاب الأعصاب التي يمكنها نقل الإشارات الكهربائية في الذراع المفقودة.

بعد إعداد الجهاز وتصحيح أخطائه ، أجرى الباحثون سلسلة من الاختبارات. لمنع الانحرافات الأخرى ، عصبوا عين سورنسن وغطوا أذنيه وتركوه يتلامس باليد الآلية فقط. وجدوا أن سورنسن لا يستطيع فقط الحكم على صلابة وشكل الأشياء التي لمسها ، ولكن أيضًا التمييز بين المواد المختلفة ، مثل الأشياء الخشبية والقماش. علاوة على ذلك ، فإن دماغ المعالج وعقل سورينسن منسقان جيدًا ومستجيبان. حتى يتمكن من ضبط قوته بسرعة عندما يلتقط شيئًا ما ويبقيه ثابتًا. قال سورنسن في مقطع فيديو قدمته مدرسة البوليتكنيك في لوزان: "لقد فاجأني ذلك لأنني شعرت فجأة بشيء لم أشعر به طيلة السنوات التسع الماضية". "عندما حركت ذراعي ، شعرت بما أفعله بدلاً من مشاهدة ما كنت أفعله."

أجريت دراسة مماثلة في جامعة كيس ويسترن ريزيرف في الولايات المتحدة. كان موضوعهم إيغور سبيتيك ، 48 عامًا ، من ماديسون ، أوهايو. فقد يده اليمنى عندما سقطت عليه مطرقة أثناء صنع أجزاء من الألمنيوم لمحركات الطائرات.

إن التقنية التي يستخدمها باحثو جامعة Case Western Reserve تقريبًا هي نفس التقنية المستخدمة في ECOLE Polytechnique في لوزان ، مع اختلاف واحد مهم. اخترقت الأقطاب الكهربائية المستخدمة في مدرسة البوليتكنيك في لوزان الخلايا العصبية في ذراع سورنسن في المحور العصبي. لا تخترق الأقطاب الكهربائية في جامعة كيس ويسترن ريزيرف الخلايا العصبية ، بل تحيط بسطحها. قد ينتج عن الأول إشارات أكثر دقة ، مما يمنح المرضى مشاعر أكثر تعقيدًا ودقة.

لكن القيام بذلك ينطوي على مخاطر محتملة لكل من الأقطاب الكهربائية والخلايا العصبية. يشعر بعض العلماء بالقلق من أن الأقطاب الكهربائية الغازية يمكن أن تسبب آثارًا جانبية مزمنة على الخلايا العصبية ، وأن الأقطاب الكهربائية ستكون أقل ديمومة. ومع ذلك ، فإن الباحثين في كلا المؤسستين واثقون من قدرتهم على التغلب على نقاط الضعف في نهجهم. ينتج Spiderdick أيضًا إحساسًا دقيقًا إلى حد ما بالفصل عن ورق الصنفرة وكرات القطن والشعر. ومع ذلك ، قال الباحثون في Ecole Polytechnique في لوزان ، إنهم واثقون من متانة واستقرار القطب الكهربي الغازي ، الذي استمر ما بين تسعة و 12 شهرًا في الفئران.

ومع ذلك ، من السابق لأوانه طرح هذا البحث في السوق. بالإضافة إلى المتانة والأمان ، لا تزال راحة الأطراف الاصطناعية الحسية بعيدة عن أن تكون كافية. بقي سورنسون وسبيكديك في المختبر أثناء تركيب الأطراف الاصطناعية. أيديهم ، مع الكثير من الأسلاك والأدوات ، لا تبدو مثل الأطراف الإلكترونية للخيال العلمي. قال سيلفسترو ميسيرا ، الأستاذ في مدرسة البوليتكنيك في لوزان والذي عمل في الدراسة ، إن الأمر سيستغرق عدة سنوات قبل أن تتمكن الأطراف الصناعية الحسية الأولى ، التي تبدو مثل الأطراف العادية ، من مغادرة المختبر.

"أنا متحمس لرؤية ما يفعلونه. أتمنى أن يساعد الآخرين. أعلم أن العلم يستغرق وقتًا طويلاً. إذا لم أتمكن من استخدامه الآن ، لكن الشخص التالي يمكنه ذلك ، فهذا رائع."

news

الوقت ما بعد: 14 أغسطس - 2021