پیوند مغز انسان با اعضای بدن مصنوعی عصبی...


    

بسیاری براثر سوانح مختلف و یا بیماری های پزشکی اعضای بدن خود را از دست می دهند باعث نقص عضو آنان می شود، باید، تا پایان عمر با این مشکل زندگی کنند. در طول گذشته، وسایل و اعضای مصنوعی تاحدودی به کمک این افراد آمده و توانسته درصدی از این ناتوانی را جبران کند. به طور مثال می توان از دست و پای مصنوعی، سمعک و نظایر آن نام برد. اما این ادوات نتوانسته اند که راهکار کلی، خصوصاً برای آنان که نقص عضوشان شدید باشد، مانند قطع دست و یا پا، ناشنوایی و نابینایی مؤثر واقع شوند.
    تاکنون تلاش های بسیاری برای بهبود و تکامل اعضای مصنوعی بدن انجام شده ولی آخرین دست آورد که خبر بسیار خوبی برای این گونه ناتوانی هاست اینکه مهندسین علوم پزشکی، با یاری رایانه، سعی در ادغام و ارتباط مغز انسان با اعضای مصنوعی کرده تا شخص بتواند از آن مانند سایر اعضای بدن خود استفاده کامل ببرد.
    
    

    
    دانشمندان دریافته اند که می توان مغز انسان را با اعضای مصنوعی بدن پیوند داد. بطور مثال دست مصنوعی متصل به شخص فقط با اراده او برای گرفتن اشیاء، مانند دست سالم، عمل می کند. شاید این موضوع کمی ساده به نظر برسد ولی باید گفت که ارتباط مغز با اعضای مصنوعی کاری، بس دشوار و نیازمند انجام آزمایش های متعدد و سعی و خطای فراوان است.
    
    
    رشته های عصبی مغز
    گرچه ممکن است بخشی از گوشت و استخوان های یک عضو و یا حتی همه آن به طور کامل از دست رفته باشد ولی رشته های عصبی و مغز انسان که درگذشته با آن ارتباط داشته و به آن فرمان می داده اکثراً باقی و سالم می مانند در این میان مغز انسان همواره سعی در ارتباط با عضو از دست رفته می کند، در حالیکه ادامه اندام آسیب دیده وجود خارجی ندارد. این مانند تلفنی است که می خواهد با گیرنده خود تماس گرفته اما جوابی دریافت نمی کند.
    اکنون با بکارگیری الکترودهای میکروسکوپی، رایانه و برنامه های آن و با انجام عمل جراحی، پزشکان سعی در راه اندازی ادواتی مانند دوربین، میکروفن و یا موتور کرده اند که به طور مستقیم، از مغز انسان فرمان می گیرد. با چنین اقدامی از این پس، یک شخص نابینا، می تواند ببیند، ناشنوا بشنود و دست مصنوعی دکمه های پیراهن را ببندد. در آینده به افرادی که عضوی از بدن خود را از دست داده اند. عضو مصنوعی جدیدی پیوند زده می شود که از مغز فرمان گرفته که نام آن »عضو مصنوعی عصبی« یا به قول فیلم های تخیلی بایونیک خواهید بود.
    
    
    آرزوی یک مادر!
    مادر »آیدین کلی« می گوید: زمانی که فرزندم به دنیا آمد متوجه ناشنوایی او شدم و در جریان معالجات، هیچ گونه وسایل کمک شنوایی به او یاری نرساند. من فقط او در آغوش گرفته و گریه می کردم. چگونه او مرا خواهد شناخت و نام مرا به زبان خواهد آورد؟ یک روز من و همسرم یک بطری بزرگ را محکم به زمین کوبیدیم تا شاید او بشنود، ولی هیچ عکس العملی از خود نشان نداد. در فوریه سال2009، جراحان بیمارستان »جان هاپکینز«22 الکترود بسیار کوچک را در بخش گوش میانی او که ارتعاشات را دریافت می کرد قرار دادند. میکروفن به کار گرفته شده اصوات را دریافت و علایم را به الکترودها که مستقیماً به سیستم های عصبی متصل هستند، می فرستاد. یک ماه پس از عمل جراحی متوجه شدیم که او به صداها واکنش نشان می دهد. او با شنیدن صدای من سر خود را می چرخاند. این بسیار شگفت انگیز بود. او اکنون در حال گذرانیدن یک دوره درمان شنوایی است و به فراگیری اصوات و زبان پرداخته و در حال یادگیری است.
    تاریخ تلاش برای کاربرد دست و پای مصنوعی به سالیان بسیار گذشته برمی گردد. یک مؤسسه در شیکاگو ایالات متحده یکصد سال است که در این زمینه فعالیت دارد. ریاست آن می گوید، در این مدت طولانی تفاوت زیادی در کاربرد دست و پای مصنوعی به وجود نیامده است و فقط مواد آن از چرم به پلاستیک ارتقا یافته و کاربرد مفاصل پیشرفته تر شده است. در اعضای مصنوعی جدید موتور و کلیدها افزوده شده است. به طور مثال برای یک نوع دست مصنوعی کلیدهایی برروی سینه شخص نصب و او می تواند با چانه خود و فشار دادن کلید مربوطه، حرکاتی مانند بالا یا پایین رفتن و جمع شدن دست و نظایر آن را انجام دهد. باید گفت که این یک عمل خسته کننده بوده و گردن شخص بسیار خسته می شود. اخیراً بسیاری از سربازان برگشته از جنگ عراق که دارای نقص عضو شده اند برای دریافت کمک به این سازمان مراجعه می کنند.
    
    
    ماجرای »آماندا کیت«
    »آماندا کیت« در یک سانحه رانندگی، تصادف خودرو با یک کامیون، به شدت مجروح و دست چپ خود را از دست داد. این یک واقعه دردناک برای او بود. همسر این معلم40 ساله در سال2006 در اینترنت خواند که برای آزمایش یک بازوی مکانیکی که مستقیماً از مغز فرمان می گیرد نیاز به داوطلب هست. آماندا و شوهرش پذیرفتند. سازمان تحقیقات مهندسی بیوپزشکی»RIC« که در این زمینه فعالیت دارد: پروژه بازوی بایونیک خود را آغاز کرد. با انجام آزمایش ها مشخص شد که سیستم عصبی آماندا هنوز سالم و قادر است فرامین مغز را به بازو منتقل کند. به این ترتیب یک سیستم رایانه می توانست این فرامین را دریافت و موتورهای نصب شده برروی بازو را به حرکت درآورد. ولی تنها مشکل عمده ارتباط فرامین مغز با بازوی مکانیکی بود، زیرا سیستم های عصبی هادی الکتریسیته قادر به پیوند با کابل رایانه نبود. از سویی چون رشته های عصبی، میانه خوبی با سیم های فلزی ندارد و اتصال آنها به یکدیگر ممکن است باعث ایجاد عفونت شود، وصل کردن رشته های عصبی به سیم ها کار درستی نمی توانست باشد. تنها چاره، دریافت امواج ارسالی از مغز به انتهای رشته عصبی و ردیابی آن توسط الکترودهای نصب شده برروی پوست بدن بود.
    
    

    
    اولین گام ترمیم رشته های پاره شده توسط عمل جراحی و قرار دادن آنها زیر پوست باقی مانده دست بود. باید این خطوط ارتباطی مرتب و در مکان مناسب قرار می گرفت. بعد از عمل جراحی و پس از گذشت چند ماه، این رشته ها میلیمتر به میلیمتر رشد کرد به طوری که سه ماه بعد آماندا می توانست آنها را زیر پوست خود احساس کند به این ترتیب و برای نخستین مرتبه، اولین بازوی آزمایشی بر روی شانه چپ آماندا نصب شد.
    اکنون الکترودهای نصب شده در زیر این بازو فرامین حرکتی ارسالی از مغز را دریافت و رایانه نصب شده در پشت او آنها را تبدیل به فرامین حرکتی کرده و به موتورهای دست او می داد. حالا زمان آن رسیده بود که دست به حرکت درآید. الکترودها فرامین را از مغز دریافت و بازو به حرکت درآمد. این یک واقعه بزرگ بود.
    »کیت« همسر آماندا می گوید که بار اول این موضوع به این سادگی نبود و نیاز به تمرین بسیار داشت. حالا او قادر شده تا بدون انجام کار خاصی دست خود را فقط با تفکر، مانند دست دیگر به حرکت درآورد. او قادر است یک نان را با چاقو بریده و یا یک فنجان قهوه را بردارد. به علت نداشتن حس دست در برخی موارد نمی داند چه مقدار فشار برای گرفتن یک وسیله مانند یک فنجان کاغذی لازم است. برای نخستین مرتبه زمانی که یک فنجان را برداشت آنقدر آن را فشرد که فنجان له شد. به نظر او فقط با تمرین می توان پیشرفت کرد. بعد از گذشت چند ماه آماندا به کلاس درس بازگشت. بچه ها همه تعجب کرده بودند و به او معلم بایونیک می گفتند. او با لبخند با همه دست داد و گفت می خواهید برایتان دست بزنم و چنین کرد.
    مهندسین طراحی این بازو از کار خود بسیار راضی هستند و در تلاشند که بتوانند حس را نیز در این بازو بوجود آوردند تا او بتواند با لمس کردن، حس دست طبیعی خود را داشته باشد. تاکنون تعداد250 نفر دیگر از این روش استفاده کرده و پیش بینی می شود تعداد آنها بسیار افزایش یابد.
    
    
    چشم های بایونیک
    چشم های بایونیک نیز می توانند بعد از گوش و دست و پا به کار رود در صورتی که چشمی آسیب دید، با روش گفته شده می توان بینایی را به آن برگرداند. یکی از این افرادی که بینایی خود را به علت بیماری از دست داده بود، برای معالجه، به مهندسین بیوتکنیک مراجعه کرد. بعد از بررسی های بسیار و انجام عمل جراحی، این بیمار یک عینک با شیشه تاریک دریافت کرد که در روی آن یک دوربین ویدیویی با سیستم ارسال امواج نصب شده بود. این ویدیو، امواج دریافتی را به یک کامپیوتر متصل به کمربند وی منتقل می کند که سلول های مغز قادر به تشخیص آن هستند و آنها را به یک دریافت کننده در پشت گوش او ارسال می دارند! در عمل، یک سیستم متصل به داخل چشم که در یک مربع شامل16 سری الکترود، به ظرافت در شبکیه قرار دارد امواج را دریافت می کند و ارسال می کردند. امواج نوری، الکترودها را تحریک و آنها سلول ها را در آخر، مغز بقیه کار را انجام می دهد. ابتدا بیمار توانست خطوطی را در لبه و کنارهایش مشاهده کند. در سال2006 تیم مهندس پزشکی تعداد الکترودها را به60 افزایش دادند. این شبیه دوربین هایی با تعداد پیکسل های بیشتر بود. عینک جدید وضوح را بسیار بیشتر کرد. حالا بیمار می تواند تصاویر بیشتر و بهتری را دریافت کند. به طور مسلم در آینده بیناسازی از طریقی که گفته شد کامل تر خواهد شد.
    
    
    مغزها به کار می افتد
    دانشمندان در تلاشند که فن آوری بیوتکنیک را برای مغز انسان نیز فراهم کنند. در یک پروژه بنام »دروازه مغز« آنها می خواهند دستگاهی بسازند که به مغز متصل شده و فرامین حرکتی را برای آن دسته بیماران که بخشی از مغزشان از بین رفته و قادر به حرکت نیستند به اعضای بدن ارسال کند. اگر این کار نیز با موفقیت انجام پذیرد این بیماران قادر به حرکت و برداشتن اشیا خواهند بود.
    در تحقیق دیگری، پژوهشگران در حال مطالعه برروی ساخت مصنوعی »هیپوکامپوس« بخشی از مغز هستند که ذخیره کننده حافظه انسان است. این برای افرادی به کار خواهد رفت که بخشی از حافظه خود را از دست داده اند.
    آنچه تاکنون انجام گرفته بسیار شفگت انگیز بوده ولی باید گفت که هنوز راه بسیاری در پیش است. برخی از این وسایل با بدن انسان سازگاری نداشته و مشکلاتی را به وجود می آورند. دید بیماری که از آن صحبت شد، هنوز برای عبور از خیابان کافی نیست. آماندا بازوی جدیدی گرفته که می تواند بهتر کارهای خود را انجام دهد. او می خواهد چکش، قلم و اسباب بازی ها را به راحتی برداشته و با آنها کار کند.
    پژوهشگران می گویند که ما به افراد ابزاری می دهیم که بتوانند نقص عضو خود را تا حدودی جبران کنند. هنوز راه بسیاری در پیش است و تلاش خواهیم کرد اعضایی بسازیم که نه تنها تمام فعالیت های مورد نظر را انجام دهد بلکه دارای حس نیز باشد.