محققین راهی تازه برای بازسازی سیستم حرکتی بیماران فلج نخاعی یافتند

Falaj-Tarmim (3)

تابه‌حال به مکانیسم برداشتن یک فنجان چایی از روی میز دقت کرده‌اید؟ ابتدا مغز با ارسال پیام‌های عصبی به عضلات آنها را آماده انجام فعالیت‌هایی این‌چنینی می‌کند سپس دستوراتی به عضلات بازو ارسال شده تا دست را به سمت شی موردنظر حرکت دهند. اکنون دستگاه عصبی انگشتان به مطلع می‌کند تا به دور دسته فنجان حلقه زده آن را محکم بگیرند سپس سیگنال‌های ارسالی به عضلات بازو سبب می‌شود تا دست شما به سمت بالا حرکت کرده و درنهایت فنجان چایی را از روی میز بلند کنید. تمام عضلاتی که در این فعالیت شرکت می‌کنند با دقت و نظم خاصی با یکدیگر هماهنگ شده تا شما بتوانید اجسام را جا به جا کنید.

علت اصلی فلج شدن اندام‌ها نیز بدین‌صورت است که برخلاف تفکر عموم، هنگامی‌که اندامی فلج می‌شود عضلات آن از کار نمی‌افتند بلکه عضلات در حالت طبیعی خود به سر می‌برند اما ارتباط خود با مغز را از دست داده‌اند به‌طوری‌که دیگر قادر به دریافت دستورالعمل‌ها از مغز نیستند به همین دلیل رفته رفته توانایی حرکت خود را از دست می‌دهند. به لطف توسعه فناوری محققین و دانشمندان موفق به کشف راه‌حلی برای این مشکل شده‌اند به‌گونه‌ای که آنها با تفسیر فعالیت‌های مغزی توانسته‌اند دستورالعمل‌هایی مصنوعی را ایجاد کنند که احتمالا روزی خواهد رسید که آنان بتوانند این فعالیت‌های مصنوعی را به‌طور مستقیم از مغز ارسال کنند.

امروزه تکنیکی با نام «تحریک الکتریکی» سبب شده تا پزشکان بتوانند الکترودهایی را درون عضلات و یا در نزدیکی سیستم عصبی آنها قرار دهند. این تکنیک که با نام FES شناخته می‌شود افرادی که دچار فلج اندامی شده‌اند را قادر می‌سازد تا بتوانند دوباره اندام‌های خود را حرکت دهند. همچنین از این تکنیک می‌توان برای احیای عملکرد مثانه و تسکین دردهای شدید استفاده کرد. این تکنولوژی از دید افراد فلج همانند فرشته نجاتی بوده که آنها را دوباره به جمع افراد عادی بازمی‌گرداند.

Dimitra Blana و تیم تخصصی‌اش در حال انجام تحقیق برای مطابقت داد این تکنولوژی با دستورالعمل‌های موردنیاز برای حرکت دادن یک دست هستند. برای مثال اگر شما قصد بلند کردن یک فنجان چایی را داشته باشید با تطابق این تکنولوژی با دستورالعمل‌های موردنیاز قادر خواهید بود تا بر روی میزان انرژی موردنیاز برای حرکت دادن شیء موردنظر، انتخاب عضلات برای انجام این فعالیت و مدت زمان لازم برای انجام این کار را مدیریت نمایید.

Falaj-Tarmim (2)

به دلیل وجود میلیاردها رشته عصبی درون بدن انسان، دستورالعمل‌های حرکتی بسیار پیچیده‌اند چراکه هر یک از اندام‌ها عضلات و سیستم عصبی مربوط به خود را داشته که این موضوع سبب شده تا دستورالعمل‌ها برای هر عضو از بدن متفاوت باشند. حتی گاهی اوقات این دستورالعمل‌ها در هنگام انجام یک کار نیز تغییر می‌کنند برای مثال هنگامی‌که شما در حال نوشیدن یک لیوان آب هستید، در ابتدا مغز برای نگه‌داشتن لیوان پیام‌هایی مشخص را به عضلات دست ارسال می‌کند اما رفته رفته با کاهش حجم آب و درنتیجه کاهش وزن لیوان مغز شروع به ارسال پیام‌های جدیدی می‌کند تا عضلات دست در هرلحظه قادر به محاسبه وزن لیوان بوده و میزان انرژی لازم برای نگه‌داشتن آن را تخمین بزنند.

تهیه این دستورالعمل‌های بسیار پیچیده برای تک تک عضلات و اندام‌ها کاره بسیار سخت و انجام نشدنی است از این رو محققین به شبیه‌سازهای کامپیوتری که قادرند اسکت استخوانی و سیستم‌های عضلانی بدن را شبیه سازی کنند، روی آوردند. این شبیه‌سازهای کامپیوتری دانشمندان را قادر ساختند تا به چگونگی حرکت عضلات و استخوان‌ها و همچنین نحوه عملکرد آنها در شرایط و فعالیت‌های گوناگون پی ببرند. علاوه بر کاربردهای ذکر شده، شبیه سازی اسکلت بدن و عضلات داخلی سبب شده تا عضلات و اندام‌های فلج شناسایی شده و موجب بازسازی سیستم عصبی آنها گردد.

مدل‌سازی عضلات

برای انجام آزمایش بر روی نحوه عملکرد این فناوری تیمی از متخصصین و محققین مغز و اعصاب در حال همکاری با مرکز Cleveland FES آمریکا هستند. آنها در تلاش هستند تا بتوانند ۲۴ ایمپلنت الکترودی را در عضلات و سیستم عصبی افراد بیمار قرار دهند. در حال حاضر مهم‌ترین چالش پیش روی این متخصصین محل دقیق قرارگیری این ایمپلنت‌ها است چراکه قرارگیری این تراشه‌ها در محل نادرست نه‌تنها عملکرد مورد انتظار را نداشته بلکه منجر به آسیب رسیدن به سایر اندام می‌شود.

دانشمندان برای پاسخ به این سوال که هر ایمپلنت در چه قسمتی از بدن بایستی قرار گیرد وارد فصل جدیدی از شبیه سازی سیستم عصبی بدن شدند که این موضوع آنها را قادر می‌سازد تا ایمپلنت‌ها و سیستم پیام‌رسانی مغز را با یکدیگر تطابق داد و شاهد بهترین عملکرد باشند.

عضلات گرداننده شانه یا روتاتور کاف (Rotator cuff) گروهی از عضلات شانه و تاندون‌های آنها هستند که مفصل شانه را تثبیت نموده و بازو را در جهات مختلف می‌چرخانند.

همانطور که گفته شد این تیم تحقیقاتی در حال انجام آزمایش‌های مختلف بر روی شانه و کتف است که توسط گروهی از عضلات به نام «روتاور کاف» ثابت نگه داشته شده است. اگر مغز در ارسال دستور به این عضلات دچار اشتباه شود، بازوها و عضلات دست به‌درستی عمل‌نکرده و نمی‌توانند در حرکت اجسام موثر واقع شوند. برای مثال مغز در تخمین وزن جسم موردنظر دچار اشتباه شده و درنتیجه مقدار نیروی لازم برای به حرکت درآوردن جسم توسط عضلات ایجاد نمی‌شود. محققین امید دارند روزی بتوانند این اختلالات و آسیب‌های سیستم عصبی را بهبود بخشیده و سبب افزایش عملکرد عضلات شوند.

Falaj-Tarmim (1)

پیدا کردن راهی برای فعال‌سازی مجدد عضلات تنها نیمی از مشکل را حل می‌کند چراکه علاوه بر دانستن نحوه فعال کردن عضلات باید زمان به کاری عضلات را نیز مشخص کرد و بایستی برای کاربردی بودن این تکنولوژی امکانی ره فراهم آورد تا به‌محض ارسال دستورات حرکتی از سوی مغز، الکترودها عضلات را فعال کرده تا به حداکثر بازدهی رسند و هرگونه تداخل زمانی و یا تاخیر تر عملکرد الکترودها شخص را دچار مشکل خواهد کرد.

خواندن مغز

این تکنیک یکی از هیجان‌انگیزترین روش‌های موجود برای تولید سیستم عصبی مصنوعی است چراکه در این روش سیگنال‌ها و امواج مغزی شخص سالم ضبط شده و طی فرایندهای خاصی به باز تولید و کشت سیستم عصبی مصنوعی برای افراد بیمار می‌رسد. در روش‌های قدیمی متخصصین مجبور بودند تا به‌صورت دوره‌ای به تنظیم کردن الکترودها بپردازند اما در روش نوین امروزی سیستم عصبی به ثباتی طولانی مدت خواهد رسید.

از این تکنیک علاوه بر امکان بازسازی سیستم عصبی می‌توان به‌عنوان یک رابط فوق هوشمند بین انسان، کامپیوتر، تلفن‌های هوشمند و حتی سایر انسان‌ها استفاده نمود بدین گونه که از طریق این تکنولوژی برای ایجاد ارتباط بین انسان‌ها نیازی به صحبت کردن نیست و پیام‌ها به‌صورت کاملا مجازی بین ذهن دو انسان رد و بدل می‌شوند. شاید این تکنولوژی رویای فیلم‌های علمی و تخیلی را به وقوع برساند و انسان‌ها را برای صحبت کردن از کلمات بی‌نیاز گردانند.

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*