Get best of the week

تتصل غرسة جديدة للمكفوفين مباشرة بالدماغ

تمكن الباحثون من الاستغناء عن استخدام العين ، وتركيب غرسة في الدماغ توفر رؤية بدائية




"برن" ، يقول برنارديتا غوميز في لغته الإسبانية الإسبانية ، مشيرًا إلى خط أسود سميك يمتد على طول ورقة بيضاء من الورق المقوى تقع على طول ذراعها منها. "هناك".

ليس إنجازًا مثيرًا للإعجاب جدًا لامرأة تبلغ من العمر 57 عامًا - فقط غوميز هو أعمى. ولم يره منذ أكثر من عشر سنوات. عندما كان عمرها 42 عامًا ، دمر الاعتلال العصبي البصري السام الأعصاب التي تربط عيني جوميز بالدماغ ، وفقدت بصرها تمامًا. لا يمكنها حتى التعرف على الضوء.

ولكن بعد 16 عامًا من الظلام ، تم تزويد غوميز بنافذة لمدة ستة أشهر يمكنها خلالها رؤية شبه العالم من حولها بدقة منخفضة للغاية ، ممثلة بنقاط وأرقام صفراء بيضاء. أصبح ذلك ممكنا بفضل النظارات المعدلة مع كاميرا صغيرة. الجهاز متصل بجهاز كمبيوتر يعالج الصورة في الوقت الحقيقي ويحولها إلى إشارات كهربائية. يربط كابل معلق من السقف النظام بموصل مدمج في الجزء الخلفي من رأس غوميز ، مرتبط بزرع يحتوي على 100 جهة اتصال ، موضوعة في القشرة البصرية لظهر دماغها.


برناردا جوميز يرتدي نظارات بكاميرا. لسوء الحظ ، تم إخراج الغرسة بالفعل من دماغها - في حين أن هذا جهاز مؤقت

بمساعدة الجهاز ، تتميز مصابيح السقف المميزة من غوميز ، أبسط الأشكال المطبوعة على الورق والناس. حتى أنها لعبت لعبة بسيطة مثل Pac-Man على جهاز كمبيوتر عرضه مباشرة في دماغها. أربعة أيام في الأسبوع أثناء التجربة ، أحضرت غوميز زوجها المبصر إلى المختبر ، حيث كانت مرتبطة بالنظام.

كانت اللحظة الأولى لاكتساب الرؤية غوميز في نهاية عام 2018 تتويجا لعقود من البحث الذي أجراه إدواردو فرنانديز ، مدير قسم الهندسة العصبية في الجامعة. ميغيل هيرنانديز في إلتشي ، إسبانيا. هدفه هو إعادة الرؤية إلى أكبر عدد من المكفوفين حول العالم البالغ عددهم 36 مليون شخص الذين يرغبون في رؤيتها مرة أخرى. نهج فرنانديز مثير للاهتمام بشكل خاص لأنه لا يستخدم أعصاب العين والبصريات.

تم إجراء بحث سابق في محاولات لاستعادة الرؤية من خلال إنشاء عين اصطناعية أو شبكية العين. نجح هذا النهج ، ولكن في معظم المكفوفين ، مثل غوميز ، تلف الجهاز العصبي الذي يربط الشبكية بالجزء الخلفي من الدماغ. لن تحل العين الاصطناعية مشكلة العمى. لذلك ، في عام 2015 ، في Second Sight ، في عام 2011 في أوروبا ، وفي عام 2013 في الولايات المتحدة الأمريكية ، التي حصلت على إذن لبيع شبكية اصطناعية لمرض نادر ، التهاب الشبكية الصباغي ، غيرت عمل عقدين من شبكية العين إلى القشرة الدماغية. يقول Second Sight أن الشبكية الاصطناعية Argus II تستخدم الآن من قبل أكثر من 350 شخصًا بقليل.

خلال زيارتي الأخيرة لمدينة إلكو المليئة بالنخيل ، أخبرني فرنانديز أن الاختراقات في تكنولوجيا الغرس وتحسين فهم النظام البصري البشري يسمح له بالانتقال بثقة إلى العمل مباشرة مع الدماغ. ويقول: "المعلومات في الجهاز العصبي لا تختلف عن المعلومات الموجودة في جهاز إلكتروني".

إن استعادة الرؤية عن طريق إرسال الإشارات مباشرة إلى الدماغ هي مهمة طموحة. ومع ذلك ، فقد تم استخدام مبادئها الأساسية في الغرسات الطبية الإلكترونية في البشر لعقود. يشرح فرنانديز: "اليوم ، هناك العديد من الأجهزة الإلكترونية التي تتفاعل مع جسم الإنسان. على سبيل المثال ، أجهزة تنظيم ضربات القلب. إذا تحدثنا عن الحواس ، فلدينا غرسات القوقعة الصناعية ".


إدواردو فرنانديز

الجهاز الأخير المذكور هو النسخة السمعية من الأطراف الاصطناعية التي أنشأها Fernandez لـ Gomez: ميكروفون خارجي ونظام معالجة ينقل إشارة رقمية إلى الغرسة الموجودة في الأذن الداخلية. ترسل أقطاب الغرسة نبضات حالية إلى الأعصاب المجاورة ، والتي يفسرها الدماغ على أنها صوت. تتيح غرسة القوقعة الصناعية ، التي تم تقديمها لأول مرة للمريض في عام 1961 ، لأكثر من نصف مليون شخص حول العالم التواصل بشكل طبيعي في الوضع اليومي.

يقول فرنانديز ، وهو غوميز بالاسم: "كانت بيرنا مريضنا الأول ، ولكن على مدار العامين الماضيين قمنا بزرع خمسة أشخاص أعمى". "قمنا بتجارب مماثلة على الحيوانات ، لكن القطة أو القرد لا يستطيعان تفسير ما يرونه."

وبرن قادر.

للمشاركة في هذه التجربة تحتاج إلى شجاعة. لتثبيت الغرسة ، كانت هناك حاجة لعملية جراحية على الجسم ، وهي صحية بشكل عام - وهذا دائمًا خطر. ثم كان من الضروري إزالته بعد ستة أشهر ، حيث لم تتم الموافقة على الطرف الاصطناعي للارتداء على المدى الطويل.

المضبوطات والفسفينات


قبل أن أرى غوميز ، أسمعها بالفعل. صوتها أصغر بعشر سنوات من عمرها الحقيقي. يتم وزن الكلمات في الخطاب ، والصوت ناعم ، والتنغمات دافئة ، وواثقة ، وحتى.

عند رؤيتها في المختبر ، لاحظت أن غوميز أصبحت على دراية كبيرة بمخطط الأرضية لدرجة أنها لا تحتاج إلى مساعدة في التحرك حول الممر والغرف المجاورة. عندما جئت لها لأقول مرحبا ، وجهها موجه أولا في الاتجاه الخاطئ حتى أقول لها "مرحبا". عندما أعطيها يدها للتحية ، يرسل زوجها فرشاة إلى شفتي.

اليوم ، جاء غوميز إلى التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ لتقييم حالته بعد ستة أشهر من إزالة الغرسة (في النهاية ، كل شيء على ما يرام). كما تلتقي بمريض ثانٍ محتمل وصل إلى هناك ، وكان موجودًا أيضًا أثناء زيارتي. في مرحلة ما ، عندما يشرح فرنانديز كيفية اتصال المعدات بالجمجمة ، يقاطع غوميز المناقشة ، وينحني ويضغط على يد المريض المحتمل إلى قفاؤه ، حيث كان هناك موصل معدني. اليوم ، لا يوجد عمليا أي دليل الميناء. وفقا لها ، كانت الجراحة خالية من المتاعب لدرجة أنها وصلت في اليوم التالي إلى المختبر للتواصل وبدء التجربة. منذ ذلك الحين ، لم يكن لديها أي مشاكل أو آلام.

جوميز محظوظ. التاريخ الطويل للتجارب التي أدت إلى غرسها الناجح له ماض مختلط. في عام 1929 ، اكتشف طبيب الأعصاب الألماني Otfried Förster أنه يمكن أن يتسبب في ظهور نقطة بيضاء في مجال رؤية المريض عن طريق لصق قطب كهربائي في القشرة البصرية للدماغ أثناء الجراحة. دعا هذه الظاهرة الفوسفين . تخيل العلماء ومؤلفو روايات NF منذ ذلك الحين إمكانات الأطراف الاصطناعية التي تربط الكاميرا والكمبيوتر بالدماغ. حتى أن بعض الباحثين ابتكروا أنظمة بدائية من هذا النوع.

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أصبحت الفرضية حقيقة عندما قام باحث طبي حيوي غريب الأطوار ، وليام دوبل ، بتركيب طرف اصطناعي مماثل في رأس مريض تجريبي.

في عام 2002 ، شاهد الكاتب ستيفن كوتلر في رعب حيث رفع دوبيل توتره وسقط المريض على الأرض في نوبة. اتضح أن الدماغ لا يحب التحفيز القوي للغاية مع التيار الزائد. كان لدى مرضى Dobel أيضًا مشاكل في العدوى. ولكن في الوقت نفسه ، أعلن دوبل عن جهازه الضخم جاهز للاستخدام اليومي تقريبًا ، مكملاً الإعلان بفيديو يقوم فيه شخص أعمى بقيادة سيارة ببطء وبطريقة غامضة في موقف سيارات مغلق. بعد وفاة Dobel في عام 2004 ، غادر الطرف الاصطناعي له أيضا.

على عكس دوبيل ، الذي ادعى علاج العمى ، يقول فرنانديز باستمرار أشياء مثل "لا أريد أن أعطيك الأمل عبثا" و "نأمل أن نحصل على نظام مناسب للاستخدام ، لكننا نجري الآن تجارب مبكرة".

لكن غوميز كان في الواقع قادرًا على الرؤية.

سرير من المسامير


إذا كانت الفكرة الأساسية لإعادة رؤية غوميز بسيطة للغاية - نربط الكاميرا بكابل الفيديو المؤدي إلى الدماغ - فإن تفاصيلها ليست بسيطة على الإطلاق. كان على فرنانديز والفريق أولًا التعامل مع توصيل الكاميرا. ما هي الإشارة التي ينبعث منها الشبكية البشرية؟ في محاولة للإجابة على هذا السؤال ، يأخذ فرنانديز شبكية العين من الأشخاص الذين ماتوا مؤخرًا ، ويربطها بالأقطاب الكهربائية ، ويضيء عليها ويقيس التيار. يعمل مختبره بشكل وثيق مع المستشفيات المحلية ، حيث يمكنهم في بعض الأحيان الاتصال ليلا ، للإبلاغ عن وفاة متبرع بالأعضاء. يمكن أن تبقى الشبكية البشرية على قيد الحياة لمدة لا تزيد عن سبع ساعات. يستخدم فريقه أيضًا التعلم الآلي لمطابقة الإشارات الكهربائية لشبكية العين بالصور المرئية البسيطة ، مما يساعدهم على كتابة البرامج التي تحاكي هذه العملية تلقائيًا.

الخطوة التالية هي أخذ هذه الإشارة وتسليمها إلى الدماغ. في الطرف الاصطناعي الذي أنشأه Fernandez لـ Gomez ، يتم توصيل الكبل بزرع مخطط معروف جيدًا ، وهو " مجموعة يوتا " ، والذي يبلغ حجمه بقعة صغيرة تقريبًا على الطرف الإيجابي لبطارية AAA. من خلاله يبرز 100 قطب كهربائي حاد بارتفاع مليمتر - كل شيء يبدو معًا مثل فراش الأظافر. يسلم كل قطب التيار لعدد من الخلايا العصبية ، من واحد إلى أربعة. عند تثبيت غرسة ، تخترق الأقطاب الكهربائية سطح الدماغ ؛ عند إزالتها ، تتشكل 100 قطرة صغيرة من الدم في الثقوب.



كان فرنانديز بحاجة إلى معايرة الأقطاب الكهربائية واحدًا تلو الآخر ، وإرسال إشارات إليها بجهد متزايد تدريجيًا ، حتى قال غوميز أين ومتى رأى الفوسفين. استغرقت معايرة الأقطاب الكهربائية بالكامل أكثر من شهر.

يقول فرنانديز: "إن ميزة نهجنا هي أن أقطاب الصفيف تدخل الدماغ وتكون قريبة من الخلايا العصبية". وهذا يسمح للزرع بتوفير الرؤية باستخدام تيارات أقل بكثير مقارنة بنظام دوبل ، مما يقلل بشكل كبير من خطر النوبات.

العيب الكبير في الطرف الاصطناعي - والسبب الرئيسي وراء عدم السماح لـ Gomez بالسير مع الطرف الاصطناعي لأكثر من ستة أشهر - هو أنه لا أحد يعرف كم من الوقت يمكن أن تتواجد الأقطاب الكهربائية قبل أن يبدأ الزرع أو يبدأ دماغ المستخدم في التدهور. قال فرنانديز: "يبدأ جهاز المناعة في الجسم في تحطيم الأقطاب الكهربائية وإحاطة الأنسجة الندبية بها ، مما يضعف الإشارة". هناك أيضًا مشكلة انحناء الأقطاب الكهربائية أثناء الحركات البشرية. إذا حكمنا من خلال التجارب على الحيوانات والنتائج المبكرة لاستخدام الأطراف الاصطناعية من غوميز ، فإنه يشتبه في أن المخطط الحالي قد يستمر من سنتين إلى ثلاث سنوات ، وربما تصل إلى عشر سنوات ، قبل الفشل. يأمل فرنانديز في أن تساعد التعديلات الصغيرة على إطالة هذه الفترة لعدة عقود - وهو أمر بالغ الأهمية للمعدات الطبية التي تتطلب التدخل الجراحي.

في النهاية ، سيحتاج الطرف الاصطناعي ، مثل غرسة القوقعة الصناعية ، إلى إرسال الإشارات والطاقة لاسلكيًا عبر الجمجمة. ولكن في الوقت الحالي ، بالنسبة للتجارب ، يتم توصيل الطرف الاصطناعي عبر كابل - وهذا يترك المزيد من الفرص لتحديث المعدات قبل التوقف عند مخطط معين لعملها.

مع دقة تبلغ 10x10 بكسل ، وهي أقصى إمكانية لزرع غوميز ، يمكن للمرء أن يميز بين الأشكال الأساسية مثل الحروف أو المدخل أو الرصيف. مع ملامح الوجه وخاصة تفاصيل وجه الشخص ، يصبح الأمر أكثر تعقيدًا. لذلك ، استكمل فرنانديز نظامه ببرنامج التعرف على الأنماط الذي يحدد شخصية الشخص ويرسل نمطًا من الفوسفين إلى دماغ غوميز ، والتي تعلمت التعرف عليها.

كتب فرنانديز في إحدى شرائح العرض التقديمي للتكنولوجيا أن "الرؤية ممكنة" بدقة 25 × 25 بكسل. وبما أن مجموعة يوتا في الإصدار الحالي صغيرة جدًا وتتطلب مثل هذه الطاقة الضئيلة ، يقول فرنانديز إنه لا توجد قيود فنية تمنع فريقه من تثبيت أربع أو ست غرسات من جوانب مختلفة من الدماغ ، والتي ستعطي رؤية بدقة 60 × 60 بكسل أو أكثر. ومع ذلك ، لا أحد يعرف مقدار المعلومات الواردة بهذه الطريقة من هذه الأجهزة التي يمكن أن يمتصها الدماغ بدون حمولة زائدة.

كيف تبدو





أخبرني فرنانديز وطالبه الخريج بكاميرا نموذجية متصلة بجهاز كمبيوتر ، أنه إذا كان لديها خيار ، فستغادر الغرسة وستكون الأولى في طابور الإصدار المحدث. عندما ينتهي فرنانديز من تحليل مجموعتها ، تخطط غوميز لوضعها في إطار وتعليقها على الحائط في غرفة المعيشة.

في مختبر فرنانديز ، عرض علي الاتصال بجهاز غير جراحي يستخدمه لدراسة المرضى.

كنت جالسًا على نفس الكرسي الجلدي الذي كان غوميز في العام الماضي خلال تجربة اختراق ، أشعر كيف يضغط عالم الأعصاب على عصا مع حلقتين في رأسي على جانب واحد. هذا الجهاز ، وهو "ملف فراشة" ، مرتبط بصندوق يثير الخلايا العصبية في الدماغ باستخدام نبضات كهرومغناطيسية قوية. تسمى هذه الظاهرةالتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة . الدافع الأول هو بمثابة صدمة كهربائية لفروة الرأس. الأصابع تحفر بشكل لا إرادي في راحة اليد. "انظر ، إنه يعمل!" - ضحكات غوميز. "هذه هي قشرة المحرك. الآن دعنا نحاول الاتصال بك الفوسفينات ".

يقوم أخصائي الأعصاب بتغيير موضع العصا وضبط الآلة لتكرار النبضات بسرعة. هذه المرة ، بعد البدء ، أشعر بوخز في مؤخرة رأسي ، كما لو كان شخصًا ما يستخدم جمجمتي كمطرقة باب. بعد ذلك ، على الرغم من أن عيني مفتوحة ، أرى شيئًا غريبًا: خط أفقي مشرق يضيء في وسط مجال رؤيتي ، بالإضافة إلى مثلثين مضيئين مملوءين بشيء مثل صورة على جهاز تلفزيون في غياب إشارة. تختفي الصورة بالسرعة التي ظهرت بها ، تاركة وراءها شفقًا طفيفًا.

يقول فرنانديز: "حول الشيء نفسه الذي يمكن لبيرن رؤيته". فقط "رؤيتها" للعالم تبقى أكثر استقرارا طالما أن الإشارة تدخل الدماغ. يمكنها أيضًا أن تدير رأسها وتستخدم النظارات لتنظر حول الغرفة. رأيت فقط الأشباح الداخلية للدماغ ، تحفزها الكهرباء. تمكنت غوميز من الوصول إلى العالم الذي كانت تتطلع إليه ولمسها لأول مرة منذ 16 عامًا.

More articles:


All Articles