وقتی وای فا درمان کننده قطع نخاع می شود!

 سال‌ها تصور می‌شد که معلولیت در بیماران قطع نخاع، آسیب غیرقابل درمانی است که فرد باید تا پایان عمر با آن دست به گریبان باشد، اما اکنون با توسعه دانش و پیشرفت روزافزون فناوری‌های حوزه سلامت و پزشکی درمان‌هایی برای این ناتوانی‌ها وجود دارد و می‌توان امیدوار بود که آینده روشنی در انتظار بشر است. اگرچه هنوز امکان درمان بیماران قطع نخاعی به طور کامل وجود ندارد، اما روزبه‌روز فناوری‌ها و روش‌های درمانی جدید مسیر تازه‌ای برای بهبود افراد می‌گشایند. هنگامی که در اثر حادثه فردی دچار قطع نخاع می‌شود، در واقع ارتباط بین مغز و سایر اندام‌های بدن قطع می‌شود و امکان حرکت را از فرد می‌گیرد. قطع شدن قسمت‌های میانی نخاع باعث فلج پاها و قطع شدن نقاط بالاتر رشته عصبی نخاع باعث فلج دست‌ها و پاها می‌شود.

اما حالا محققان علوم اعصاب با کمک مهندسان بیومکانیک، روشی برای انتقال پیام‌های عصبی از مغز به پا یافته‌اند و به نظر می‌رسد با این فناوری، قطع رشته نخاعی مانع ارتباط مغز و اندام‌های بدن نمی‌شود. سال گذشته محققان مهندسی بیومکانیک و علوم اعصاب روش درمانی جدیدی برای درمان بیماران قطع نخاعی معرفی کردند و اکنون نتایج آزمایش این تحقیق روی میمون‌ها موفقیت‌آمیز ارزیابی شده و نتایج آن در نشریه معتبر نیچر (Nature) منتشر شده است، اما مغز و نخاع انسان که شبکه پیچیده‌ای از نورون‌هاست، چالش‌های زیادی دارد و کاربرد این روش در مورد انسان هنوز نیاز به مطالعات بیشتر دارد.

آزمایش موفقیت‌آمیز روی میمون‌ها

پژوهشگران موسسه پلی‌تکنیک لوزان در کشور سوئیس با کمک دو تراشه رایانه‌ای و برقراری امکان تبادل علائم عصبی بین مغز و نخاع به کمک امواج وای‌فای راه جدیدی برای درمان قطع نخاع یافتند. پژوهشگران این موسسه با قرار دادن تراشه‌هایی روی مغز و قسمت بالایی پای دو میمون فلج، امکان حرکت و کنترل پاها را به آنها دادند. اعضای این گروه نقش این دو تراشه را تبادل علائم عصبی بین مغز و نخاع عنوان کردند.

گرگوار کورتی (Grégoire Courtine) استاد علوم اعصاب موسسه پلی‌تکنیک لوزان می‌گوید: راز این روش در این است که عضلات مورد نظر میمون به شکلی تحریک می‌شوند که حرکت پا امکان‌پذیر شود. تراشه نخاعی براساس دستور دریافت شده، عصب مورد نظر را تحریک می‌کند تا عضلات پا را منقبض و مجبور به حرکت کند، اما ممکن است سال‌ها طول بکشد تا همه اجزای این فناوری جدید برای انسان قابل استفاده باشد. ما با کمک الگوریتم‌های ریاضی، میزان خمیدگی و کشش حرکت‌های پا را شبیه‌سازی کردیم تا انتقال سیگنال‌های مغزی را به همان شکل کدگذاری کنیم.

پل ارتباطی میان مغز و اعضای بدن

اکنون این تراشه‌ها می‌توانند به صورت پلی بین دو قسمت قطع نخاع راه ارتباطی برقرار کنند و دو سر این مسیر قرار است به کمک امواج وای‌فای تماس پیدا کند. حتی هنگامی که فرد دچار قطع نخاع شده باشد، باز هم مغز فرمان را صادر می‌کند. تراشه‌های درون کاشت (ایمپلنت) قطری کمتر از اندازه یک سکه دارند و روی غشای حرکتی مغز قرار می‌گیرند. این قسمت مغز فرمان راه رفتن را دریافت و ارسال می‌کند و تراشه‌ها این علائم را دریافت و منتقل می‌کنند.

دکتر هاشم رفیعی‌تبار، استاد گروه فیزیک و مهندسی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، در پاسخ به این‌که پیش از این چه روش‌هایی برای کمک به بیماران قطع نخاعی مورد استفاده بوده، می‌گوید: این روش پیش از این هم به نوعی وجود داشته و برای کسانی که قطع نخاع می‌شوند، دو الکترود شبیه ایمپلنت در دو سمت جایی که نخاع قطع شده، قرار می‌دهند. این ایمپلنت‌ها از طریق یک سیم به ژنراتورهای برقی زیر پوست بالای ران پا وصل می‌شود و الکترود قسمت از کار افتاده را تحریک می‌کند. به این ترتیب سلول‌های عصبی از طریق جریان مغز کار می‌کنند. اکنون به جای این کار در سوئیس روی سر میمون وسیله‌ای گذاشتند که امواج مغزی را می‌گیرد و منتقل می‌کند و تراشه‌ای رایانه‌ای در نخاع این امواج را از طریق وای‌فای تحریک می‌کند و به این ترتیب میمون می‌تواند راه برود.

توانبخشی از جنبه بیومکانیک

بیومکانیک از شاخه‌های مهندسی پزشکی و کاربرد علوم مهندسی مکانیک در سیستم‌های زیستی است. کاربرد این رشته در تحلیل حرکت انسان، مدلسازی بیومکانیکی سیستم‌های حیاتی، اندام‌های مصنوعی و توانبخشی است. عملکرد این سیستم از جنبه فناوری و بیومکانیک به این شکل است که این دو تراشه از طریق رایانه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و علائم ارسالی از مغز با جهش از محل قطع نخاع به اعصاب حرکت‌دهنده عضلات پا منتقل می‌شود. به این ترتیب فرمان‌های مغزی می‌توانند اعصاب عضلات پا را تحریک کنند و آن را به حرکت اندازند. پیش از این نیز آزمایش‌های مشابهی روی موش‌های فلج انجام شده بود و آنها قادر به حرکت و حتی بالا رفتن از پله شدند. در مورد انسان نیز تاکنون از الکترودها و تراشه‌های درون کاشت برای بازیابی قدرت حرکتی دست و پا استفاده شده است، اما این نخستین بار است که گروهی تصمیم دارند این کار را با امواج وای‌فای انجام دهند.

دکتر علی مطیع نصرآبادی، دانشیار رشته مهندسی پزشکی دانشگاه شاهد، درباره ساختار و نحوه عملکرد این فناوری به جام‌جم می‌گوید: ابتدا الگوی حرکت را از روی سیگنال‌های مغز درمی‌آورند و بعد با تحریک عضلات امکان حرکت را بازسازی می‌کنند. قبل از این‌که حرکتی شروع شود، سیگنال‌های آن در مغز ایجاد می‌شود، این سیگنال‌ها بسته به نوع حرکت و ناحیه مغز متفاوت هستند. آینده این فناوری به این سمت می‌رود که سیگنال‌های مغزی را در بدن تحلیل کنند. وی می‌افزاید: در بحث واقعیت مجازی نیز برای حرکت از روشی مشابه و حرکت سیگنال‌های مغزی کمک می‌گیرند. این روش ورودی دادن و آموزش مغز به بازیابی بهتر مغز کمک می‌کند، اما باز هم نیاز به آموزش و تمرین برای به دست آوردن توان حرکتی در افراد وجود دارد.

دکتر نصرآبادی درباره استفاده از امواج وای‌فای برای انتقال سیگنال‌ها می‌افزاید: پیش از این بسیاری از فناوری‌های دنیای مهندسی پزشکی، سیگنال‌ها را با بلوتوث دریافت می‌کردند و استفاده از فرستنده و گیرنده در روش‌های دیگری مثل کاشت حلزون برای کسانی که مشکلات شنوایی دارند، وجود داشت، اما به نظر می‌رسد از این پس بیشتر از قبل شاهد گسترش استفاده از امواج وای‌فای در تجهیزات پزشکی خواهیم بود.

فناوری جدید، در خدمت توانبخشی بیماران قطع نخاع

دکتر حسین دلاورکسمایی، متخصص مغز و اعصاب و استادیار دانشگاه شهید بهشتی ، درباره این فناوری جدید برای بیماران مبتلا به عارضه قطع نخاع به جام‌جم می‌گوید: این روش بیشتر در کشور آمریکا و مرکز تحقیقات نخاعی لوزان در سوئیس آزمایش شده است. رخ دادن اصلا به این معنی نیست که فرد با این تکنیک قادر به حرکت شود و فقط این امید را می‌دهد که افراد در کاردرمانی و فیزیوتراپی عملکرد بهتری داشته باشند. در این روش به کمک یک سیستم بدون سیم (Wireless) امواج از مغز به نخاع فرستاده می‌شوند و فقط به توانبخشی کمک می‌کند.

استادیار مغز و اعصاب دانشگاه شهید بهشتی درباره این فناوری نوین ادامه می‌دهد: احتمالا و طبق گفته نویسندگان این مقاله دست کم 10 سال زمان می‌برد تا این فناوری وارد مراحل توانبخشی شود و البته این به معنی توانایی راه رفتن فرد به‌طور کامل به این روش نخواهد بود. در حال حاضر از امواج وای فای برای گرفتن نوار مغز استفاده می‌شود و دیگر نیاز به استفاده از سیم نیست و این اولین مورد استفاده این فناوری در پزشکی نیست، اما استفاده متفاوتی از وای‌فای خواهد بود.