پيوند مغز انسان با اعضاي بدن مصنوعي عصبي...

[محمــد 4,415]

مترجم: مهندس سعيد صالحي

 

●ماخذ: نشريه NATIONAL GEOGRAPHIC ژانويه2010

 

 

بسياري براثر سوانح مختلف و يا بيماري هاي پزشكي اعضاي بدن خود را از دست مي دهند باعث نقص عضو آنان مي شود، بايد، تا پايان عمر با اين مشكل زندگي كنند. در طول گذشته، وسايل و اعضاي مصنوعي تاحدودي به كمك اين افراد آمده و توانسته درصدي از اين ناتواني را جبران كند. به طور مثال مي توان از دست و پاي مصنوعي، سمعك و نظاير آن نام برد. اما اين ادوات نتوانسته اند كه راهكار كلي، خصوصاً براي آنان كه نقص عضوشان شديد باشد، مانند قطع دست و يا پا، ناشنوايي و نابينايي مؤثر واقع شوند.

تاكنون تلاش هاي بسياري براي بهبود و تكامل اعضاي مصنوعي بدن انجام شده ولي آخرين دست آورد كه خبر بسيار خوبي براي اين گونه ناتواني هاست اينكه مهندسين علوم پزشكي، با ياري رايانه، سعي در ادغام و ارتباط مغز انسان با اعضاي مصنوعي كرده تا شخص بتواند از آن مانند ساير اعضاي بدن خود استفاده كامل ببرد.

 

 

 

دانشمندان دريافته اند كه مي توان مغز انسان را با اعضاي مصنوعي بدن پيوند داد. بطور مثال دست مصنوعي متصل به شخص فقط با اراده او براي گرفتن اشياء، مانند دست سالم، عمل مي كند. شايد اين موضوع كمي ساده به نظر برسد ولي بايد گفت كه ارتباط مغز با اعضاي مصنوعي كاري، بس دشوار و نيازمند انجام آزمايش هاي متعدد و سعي و خطاي فراوان است.

 

 

رشته هاي عصبي مغز

گرچه ممكن است بخشي از گوشت و استخوان هاي يك عضو و يا حتي همه آن به طور كامل از دست رفته باشد ولي رشته هاي عصبي و مغز انسان كه درگذشته با آن ارتباط داشته و به آن فرمان مي داده اكثراً باقي و سالم مي مانند در اين ميان مغز انسان همواره سعي در ارتباط با عضو از دست رفته مي كند، در حاليكه ادامه اندام آسيب ديده وجود خارجي ندارد. اين مانند تلفني است كه مي خواهد با گيرنده خود تماس گرفته اما جوابي دريافت نمي كند.

اكنون با بكارگيري الكترودهاي ميكروسكوپي، رايانه و برنامه هاي آن و با انجام عمل جراحي، پزشكان سعي در راه اندازي ادواتي مانند دوربين، ميكروفن و يا موتور كرده اند كه به طور مستقيم، از مغز انسان فرمان مي گيرد. با چنين اقدامي از اين پس، يك شخص نابينا، مي تواند ببيند، ناشنوا بشنود و دست مصنوعي دكمه هاي پيراهن را ببندد. در آينده به افرادي كه عضوي از بدن خود را از دست داده اند. عضو مصنوعي جديدي پيوند زده مي شود كه از مغز فرمان گرفته كه نام آن »عضو مصنوعي عصبي« يا به قول فيلم هاي تخيلي بايونيك خواهيد بود.

 

 

آرزوي يك مادر!

مادر »آيدين كلي« مي گويد: زماني كه فرزندم به دنيا آمد متوجه ناشنوايي او شدم و در جريان معالجات، هيچ گونه وسايل كمك شنوايي به او ياري نرساند. من فقط او در آغوش گرفته و گريه مي كردم. چگونه او مرا خواهد شناخت و نام مرا به زبان خواهد آورد؟ يك روز من و همسرم يك بطري بزرگ را محكم به زمين كوبيديم تا شايد او بشنود، ولي هيچ عكس العملي از خود نشان نداد. در فوريه سال2009، جراحان بيمارستان »جان هاپكينز«22 الكترود بسيار كوچك را در بخش گوش مياني او كه ارتعاشات را دريافت مي كرد قرار دادند. ميكروفن به كار گرفته شده اصوات را دريافت و علايم را به الكترودها كه مستقيماً به سيستم هاي عصبي متصل هستند، مي فرستاد. يك ماه پس از عمل جراحي متوجه شديم كه او به صداها واكنش نشان مي دهد. او با شنيدن صداي من سر خود را مي چرخاند. اين بسيار شگفت انگيز بود. او اكنون در حال گذرانيدن يك دوره درمان شنوايي است و به فراگيري اصوات و زبان پرداخته و در حال يادگيري است.

تاريخ تلاش براي كاربرد دست و پاي مصنوعي به ساليان بسيار گذشته برمي گردد. يك مؤسسه در شيكاگو ايالات متحده يكصد سال است كه در اين زمينه فعاليت دارد. رياست آن مي گويد، در اين مدت طولاني تفاوت زيادي در كاربرد دست و پاي مصنوعي به وجود نيامده است و فقط مواد آن از چرم به پلاستيك ارتقا يافته و كاربرد مفاصل پيشرفته تر شده است. در اعضاي مصنوعي جديد موتور و كليدها افزوده شده است. به طور مثال براي يك نوع دست مصنوعي كليدهايي برروي سينه شخص نصب و او مي تواند با چانه خود و فشار دادن كليد مربوطه، حركاتي مانند بالا يا پايين رفتن و جمع شدن دست و نظاير آن را انجام دهد. بايد گفت كه اين يك عمل خسته كننده بوده و گردن شخص بسيار خسته مي شود. اخيراً بسياري از سربازان برگشته از جنگ عراق كه داراي نقص عضو شده اند براي دريافت كمك به اين سازمان مراجعه مي كنند.

 

 

ماجراي »آماندا كيت«

»آماندا كيت« در يك سانحه رانندگي، تصادف خودرو با يك كاميون، به شدت مجروح و دست چپ خود را از دست داد. اين يك واقعه دردناك براي او بود. همسر اين معلم40 ساله در سال2006 در اينترنت خواند كه براي آزمايش يك بازوي مكانيكي كه مستقيماً از مغز فرمان مي گيرد نياز به داوطلب هست. آماندا و شوهرش پذيرفتند. سازمان تحقيقات مهندسي بيوپزشكي»RIC« كه در اين زمينه فعاليت دارد: پروژه بازوي بايونيك خود را آغاز كرد. با انجام آزمايش ها مشخص شد كه سيستم عصبي آماندا هنوز سالم و قادر است فرامين مغز را به بازو منتقل كند. به اين ترتيب يك سيستم رايانه مي توانست اين فرامين را دريافت و موتورهاي نصب شده برروي بازو را به حركت درآورد. ولي تنها مشكل عمده ارتباط فرامين مغز با بازوي مكانيكي بود، زيرا سيستم هاي عصبي هادي الكتريسيته قادر به پيوند با كابل رايانه نبود. از سويي چون رشته هاي عصبي، ميانه خوبي با سيم هاي فلزي ندارد و اتصال آنها به يكديگر ممكن است باعث ايجاد عفونت شود، وصل كردن رشته هاي عصبي به سيم ها كار درستي نمي توانست باشد. تنها چاره، دريافت امواج ارسالي از مغز به انتهاي رشته عصبي و رديابي آن توسط الكترودهاي نصب شده برروي پوست بدن بود.

 

 

 

اولين گام ترميم رشته هاي پاره شده توسط عمل جراحي و قرار دادن آنها زير پوست باقي مانده دست بود. بايد اين خطوط ارتباطي مرتب و در مكان مناسب قرار مي گرفت. بعد از عمل جراحي و پس از گذشت چند ماه، اين رشته ها ميليمتر به ميليمتر رشد كرد به طوري كه سه ماه بعد آماندا مي توانست آنها را زير پوست خود احساس كند به اين ترتيب و براي نخستين مرتبه، اولين بازوي آزمايشي بر روي شانه چپ آماندا نصب شد.

اكنون الكترودهاي نصب شده در زير اين بازو فرامين حركتي ارسالي از مغز را دريافت و رايانه نصب شده در پشت او آنها را تبديل به فرامين حركتي كرده و به موتورهاي دست او مي داد. حالا زمان آن رسيده بود كه دست به حركت درآيد. الكترودها فرامين را از مغز دريافت و بازو به حركت درآمد. اين يك واقعه بزرگ بود.

»كيت« همسر آماندا مي گويد كه بار اول اين موضوع به اين سادگي نبود و نياز به تمرين بسيار داشت. حالا او قادر شده تا بدون انجام كار خاصي دست خود را فقط با تفكر، مانند دست ديگر به حركت درآورد. او قادر است يك نان را با چاقو بريده و يا يك فنجان قهوه را بردارد. به علت نداشتن حس دست در برخي موارد نمي داند چه مقدار فشار براي گرفتن يك وسيله مانند يك فنجان كاغذي لازم است. براي نخستين مرتبه زماني كه يك فنجان را برداشت آنقدر آن را فشرد كه فنجان له شد. به نظر او فقط با تمرين مي توان پيشرفت كرد. بعد از گذشت چند ماه آماندا به كلاس درس بازگشت. بچه ها همه تعجب كرده بودند و به او معلم بايونيك مي گفتند. او با لبخند با همه دست داد و گفت مي خواهيد برايتان دست بزنم و چنين كرد.

مهندسين طراحي اين بازو از كار خود بسيار راضي هستند و در تلاشند كه بتوانند حس را نيز در اين بازو بوجود آوردند تا او بتواند با لمس كردن، حس دست طبيعي خود را داشته باشد. تاكنون تعداد250 نفر ديگر از اين روش استفاده كرده و پيش بيني مي شود تعداد آنها بسيار افزايش يابد.

 

 

چشم هاي بايونيك

چشم هاي بايونيك نيز مي توانند بعد از گوش و دست و پا به كار رود در صورتي كه چشمي آسيب ديد، با روش گفته شده مي توان بينايي را به آن برگرداند. يكي از اين افرادي كه بينايي خود را به علت بيماري از دست داده بود، براي معالجه، به مهندسين بيوتكنيك مراجعه كرد. بعد از بررسي هاي بسيار و انجام عمل جراحي، اين بيمار يك عينك با شيشه تاريك دريافت كرد كه در روي آن يك دوربين ويديويي با سيستم ارسال امواج نصب شده بود. اين ويديو، امواج دريافتي را به يك كامپيوتر متصل به كمربند وي منتقل مي كند كه سلول هاي مغز قادر به تشخيص آن هستند و آنها را به يك دريافت كننده در پشت گوش او ارسال مي دارند! در عمل، يك سيستم متصل به داخل چشم كه در يك مربع شامل16 سري الكترود، به ظرافت در شبكيه قرار دارد امواج را دريافت مي كند و ارسال مي كردند. امواج نوري، الكترودها را تحريك و آنها سلول ها را در آخر، مغز بقيه كار را انجام مي دهد. ابتدا بيمار توانست خطوطي را در لبه و كنارهايش مشاهده كند. در سال2006 تيم مهندس پزشكي تعداد الكترودها را به60 افزايش دادند. اين شبيه دوربين هايي با تعداد پيكسل هاي بيشتر بود. عينك جديد وضوح را بسيار بيشتر كرد. حالا بيمار مي تواند تصاوير بيشتر و بهتري را دريافت كند. به طور مسلم در آينده بيناسازي از طريقي كه گفته شد كامل تر خواهد شد.

 

 

مغزها به كار مي افتد

دانشمندان در تلاشند كه فن آوري بيوتكنيك را براي مغز انسان نيز فراهم كنند. در يك پروژه بنام »دروازه مغز« آنها مي خواهند دستگاهي بسازند كه به مغز متصل شده و فرامين حركتي را براي آن دسته بيماران كه بخشي از مغزشان از بين رفته و قادر به حركت نيستند به اعضاي بدن ارسال كند. اگر اين كار نيز با موفقيت انجام پذيرد اين بيماران قادر به حركت و برداشتن اشيا خواهند بود.

در تحقيق ديگري، پژوهشگران در حال مطالعه برروي ساخت مصنوعي »هيپوكامپوس« بخشي از مغز هستند كه ذخيره كننده حافظه انسان است. اين براي افرادي به كار خواهد رفت كه بخشي از حافظه خود را از دست داده اند.

آنچه تاكنون انجام گرفته بسيار شفگت انگيز بوده ولي بايد گفت كه هنوز راه بسياري در پيش است. برخي از اين وسايل با بدن انسان سازگاري نداشته و مشكلاتي را به وجود مي آورند. ديد بيماري كه از آن صحبت شد، هنوز براي عبور از خيابان كافي نيست. آماندا بازوي جديدي گرفته كه مي تواند بهتر كارهاي خود را انجام دهد. او مي خواهد چكش، قلم و اسباب بازي ها را به راحتي برداشته و با آنها كار كند.

پژوهشگران مي گويند كه ما به افراد ابزاري مي دهيم كه بتوانند نقص عضو خود را تا حدودي جبران كنند. هنوز راه بسياري در پيش است و تلاش خواهيم كرد اعضايي بسازيم كه نه تنها تمام فعاليت هاي مورد نظر را انجام دهد بلكه داراي حس نيز باشد.

 

منبع: نشریه نفت پارس