سأل الباحث: "أيمكنني أن أريكم شيئا؟". وقبل أن يرد أحد، انتقلت أصابعه سريعًا إلى الكمبيوتر. يظهر على شاشته إطار فيديو متوقف مؤقتًا على صورة فأر مُختبر.

وأوضح الدكتور كيندال إتش لي الحاصل على الدكتوراة وجراح الأعصاب في مايو كلينك بولاية مينيسوتا: "لقد أُصيب الفأر بالشلل لأسابيع"، نقر على زر التشغيل، فاهتزت ساق الفأر اليمنى نابضة بالحياة. ثم شغّل العديد من مقاطع الفيديو. في أحد هذه المقاطع، كانت هناك ساق واحدة تتحرك صعودًا ونزولًا. وفي مقطع آخر، تبادلت الساقان الحركة بشكل يحاكي حركات ساقي السبّاح.

وقال: "إنها ليست مجرد ارتعاش. بل نتحكم في ذلك لاسلكيًا."

بدء التواصل

تخيُّل فقدان السيطرة على جسمك. ترتعش أطرافك. يعتصر وجهك. عندما ترفع كأسًا من الماء لتشرب، ترتعش يداك فتفرغ الماء من الكأس. لسوء الحظ، بالنسبة للأشخاص المصابين بالاضطرابات العصبية والاضطرابات النفسية، فإن عدم التحكم أمرٌ أساسي في حياتهم اليومية.

إن إحدى الاستراتيجيات العلاجية لمساعدة الأشخاص المصابين باضطرابات الحركة العصبية — مثل مرض باركنسون — على استعادة السيطرة على أجسادهم؛ هي تحفيز الدماغ العميق (DBS). تُرسِل الأقطاب الكهربائية المزروعة في عمق الدماغ نبضاتٍ خفيفةً تحفز إطلاق الناقلات العصبية، أو المواد الكيميائية، التي تنشط الخلايا العصبية، وحاملات رسائل الدماغ.

كما وضَّح الدكتور لي، اختصاصي تحفيز الدماغ العميق: "يبدو الأمر كما لو أن تحفيز الدماغ العميق يسيطر على المركبات الكيميائية في الدماغ، والناقلات العصبية التي تصنعها بالفعل في عقلك." بعد أن يساعد تحفيز الدماغ العميق الخلايا العصبية في استئناف الاتصالات العادية بعضها مع بعض، تخمد أعراض المرض.

على الرغم من نجاح العلاج في كثير من الأحيان، فإن له بعض العيوب. على سبيل المثال، يجب أن يظل المريض مستيقظًا أثناء الإجراء الجراحي، ويتردد الكثير من المرضى في إجراء عملية جراحية في المخ أثناء وعيهم. لكن أنظمة تحفيز الدماغ العميق الحالية حلقة مفتوحة، وهذا يعني أنه أثناء الجراحة وإعادة جلسات إعادة المعايرة، يجب أن يعتمد الأطباء على الأعراض المرئية وتعليقات المريض الشخصية — هل سيتحسن الكلام عندما أطبِّق هذا التحفيز؟ هل تقل التشنُّجات؟ لا؟ إذن، فلتجرِّبْ ما يلي...

يقف عدم الدقة وعدم الكفاءة هذا بين تحفيز الدماغ العميق واستخدامه في علاج الاضطرابات العصبية والنفسية الأخرى، خاصة تلك التي تسبب الألم والاضطراب العقلي والعاطفي، وغيرها من الحالات غير المرئية التي يصعب قياسها.

يظن الطبيب لي وزملاؤه بمختبر الهندسة العصبية بـ Mayo Clinic أنهم وجدوا إجابة أفضل. يطور الفريق نظام تحفيز دماغ عميقًا "ذكيًّا" يراقب ويقيس الناقلات العصبية لاسلكيًّا ويستخدم ملاحظات بيولوجية ملموسة لتقديم تحفيز دقيق.

يقول الطبيب لي: "نحن الآن نجمع بين التكنولوجيا ومعرفتنا بعلم الأحياء، وجعل علم الأحياء أفضل".

التحفيز، الاستجابة

يكمُن التحدي في بناء دوائر لاسلكية قابلة للزراعة ومتقدمة بما يكفي لمواكبة تطور الدماغ. ولكن نهج Mayo متعدد التخصصات على استعداد فريد لتحقيق النجاح. إذ إنه يجمع بين المهارة الطبية لفريق جراحة المخ والأعصاب وخبرة Mayo في الهندسة والرقائق الدقيقة. لا يدرك الكثير من الناس أن Mayo Clinic لديها قسم خاص للهندسة، برئاسة كيفين إي. بينيت، وتتمثَّل مهمته في تصميم الأجهزة والأنظمة والأدوات التي لا تتوافر تجاريًّا. بعبارة أخرى؛ فإنهم يصمِّمون أدوات مخصصة لمساعدة المرضى.

من خلال العمل مع الدكتور لي ومجموعته، يقوم المهندسون بتطوير نماذج من المستشعرات اللاسلكية وأجهزة التحفيز العصبي، ستستخدم الدوائر المتكاملة والمخصصة التي صمَّمتها مجموعة Mayo لمُعالِج تطوير الأغراض الخاصة، بقيادة باري ك. غيلبرت، دكتوراه.

وصل التعاون بالفعل إلى مرحلة سريرية مهمة في العام الماضي، من خلال نظام استشعار تركيز الناقل العصبي اللاسلكي الفوري، وهو جهاز يتتبع تغييرات الناقل العصبي في الوقت الفعلي في المخ. في تجربة سريرية مبكرة، سَجَّلت بنجاح، لاسلكيًّا، إطلاق نواقل عصبية في 15 من مرضى الشلل الرعاش ومرض الرجفة الأساسي الذين يخضعون لجراحة الاستثارة العميقة للدماغ.

يقول الدكتور لي: "مع نظام مراقبة التعديل العصبي اللاسلكي WINCS، نرى الآن للمرة الأولى ما الذي يتغير في الدماغ". "إنه أمر مثير حقًا ، لأنه الآن تخيل - إذا استطعنا الاستفادة من تلك المعرفة - نوع الأشياء التي يمكننا القيام بها من خلال الاستثارة العميقة للدماغ."

بدأت مجموعة دكتور لي بالفعل في اكتشاف جهاز Mayo لمراقبة التعديل العصبي (MINCS)، وهو جهاز لتحفيز الأعصاب يُتحكَّم به لاسلكيًّا، ويرتبط بصريًّا بنظام مراقبة التعديل العصبي اللاسلكي WINCS. يستخدم الباحثون الجهاز المزروع في النماذج الحيوانية لتقديم استثارة دقيقة للدماغ لاسلكيًّا. كان جهاز MINCS هو الذي حرَّك ساق فأر الدكتور لي المشلولة.

الجيل القادم

"أليس هذا رائعًا؟" يطلب الدكتور لي الإعجاب بصورة لـ WINCS Harmoni.

إنه رصد لعالم حقيقي. بالنسبة للعين غير المدربة، تشبه WINCS Harmoni لوحة دوائر صغيرة سُحبت من هاتف محمول، لكن الدكتور لي يرى إمكانياته غير المحدودة - فهو نظام تحفيز دماغ عميق، ذكي، مستقل، وقابل للزرع. الآن في مرحلة النماذج الأولية، يجمع WINCS Harmoni بين WINCS و MINCS وخوارزمية معقدة تترجم التغذية الراجعة البيولوجية من WINCS إلى أنماط تحفيز دقيقة تقدمها MINCS.

كما يصف الدكتور لي العلاقة بين أجهزة الاستشعار والدوائر والعلوم، فإنه ينقل بشكل غريب وصف تفاعلهم على أنه "متناغم"، وهو منازع متوقع على اسم النظام. فبمعرفة هذا، وتوقف عن الحديث.

"بالمناسبة"، قال: "التناغم ليس ذا صلة بلفظ "متناغمين". إنها الكلمة الكورية التي تعني "الجدة"، وهي طريقتي في تكريم شخص يقدم الرعاية والاهتمام."

إنه تمييز مناسب. إذا وضعنا المعالج السحري جانبًا، فإن WINCS Harmoni يهدف إلى علاج الناس وفي كثير من الحالات تقدم الإغاثة للعائلات. من خلال علاج تحفيز الدماغ العميق الذكي، فإن الأشخاص المصابين باضطرابات نفسية معقدة وألم لا يمكن السيطرة عليه وإصابات في النخاع الشوكي وفقدان الذاكرة ومجموعة من الاضطرابات الأخرى التي يصعب علاجها لديها الأمل في العلاج؛ لأنه كما قال الطبيب لي - تمتلك Mayo Clinic الأدوات اللازمة لفهم ما يحدث في الدماغ والحبل الشوكي والسيطرة عليه.

يقول: "أملي هو أن يفتح هذا حقبة جديدة في الطب. إذا نظرت إلى جميع الأدوية التي نستخدمها والتي تؤثر بطريقة أو بأخرى على الكيمياء في المخ، فنحن الآن في عصر يمكننا فيه التحكم في الأنظمة بشكل أفضل. لذلك بدلًا من اتباع "سياسة الإفراط" في العلاج الطبي، يمكننا اتباع الأنظمة الذكية لتحفيز الدماغ العميق."

يأمل مختبر الهندسة العصبية في Mayo Clinic في اختبار التناسق WINCS Harmoni على المرضى هذا العام.

• تبادلها عبر
• ارسلها في تغريدة