قال أشيش ميهتا ، دكتوراه في الطب ، أستاذ في معهد فاينشتاين للإلكترونيات الحيوية الطب ، ومختبر نورثويل لخرائط الدماغ البشري والجراح الذي أجرى عملية زرع الدماغ. "أدخلنا شريحتين في المنطقة المسؤولة عن الحركة وثلاث شرائح أخرى في جزء الدماغ المسؤول عن اللمس والإحساس بالأصابع."

من قبل معاهد فينشتاين للأبحاث الطبية في نورثويل هيلث

د. سالم موسى القحطاني

كيث توماس ، الذي يعاني من الشلل ، يقف مع فريق البحث في معاهد فاينشتاين للأبحاث الطبية التابعة لنورثويل هيلث والتي عملت معه لعدة أشهر لاستعادة الحركة والشعور الدائم في ذراعه ويده. يستخدم نظام "الالتفاف العصبي المزدوج" الأول من نوعه عمليات زرع الدماغ والذكاء الاصطناعي للسماح للإشارات من وإلى دماغ توماس بتجاوز موقع إصابته. الائتمان: معاهد فينشتاين للأبحاث الطبية في نورثويل هيلث

في تجربة إكلينيكية هي الأولى من نوعها ، نجح باحثو الطب الحيوي الإلكتروني والمهندسون والجراحون في معاهد فاينشتاين للأبحاث الطبية التابعة لنورثويل هيلث في زرع رقائق دقيقة في دماغ رجل مصاب بالشلل ، كما طوروا خوارزميات ذكاءً اصطناعيًا (AI) لإعادة ربط دماغه بجسمه ونخاعه الشوكي.

يشكل هذا الالتفاف العصبي المزدوج جسرًا إلكترونيًا يسمح بتدفق المعلومات مرة أخرى بين جسم الرجل المشلول والدماغ لاستعادة الحركة والأحاسيس في يده مع احساس دائم بذراعه ومعصمه خارج المختبر. كشف فريق البحث عن التقدم الرائد للمشارك في التجربة بعد أربعة أشهر من جراحة الدماغ المفتوح التي أجريت في 9 مارس في مستشفى جامعة نورث شور (NSUH).

قال تشاد بوتون ، الأستاذ بمعهد الطب الحيوي الإلكتروني في معاهد فينشتاين ، نائب رئيس قسم الطب المتقدم الهندسة في Northwell Health ، مطور التكنولوجيا والباحث الرئيسي في التجارب السريرية.

"عندما يفكر المشارك في الدراسة في تحريك ذراعه أو يده ، فإننا" نشحن "النخاع الشوكي ونحفز دماغه وعضلاته للمساعدة في إعادة بناء الروابط ، وتوفير التغذية الراجعة الحسية ، وتعزيز التعافي. هذا النوع من العلاج المدفوع بالأفكار هو لعبة- المغير. هدفنا هو استخدام هذه التكنولوجيا يومًا ما لمنح الأشخاص المصابين بالشلل القدرة على العيش حياة أكثر اكتمالاً واستقلالية ".

باستخدام غرسات الدماغ والذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا التحفيز الجديدة ، أكمل الباحثون أول "تجاوز عصبي مزدوج" الائتمان: معاهد فينشتاين للأبحاث الطبية في نورثويل هيلث

كان كيث توماس ، البالغ من العمر 45 عامًا ، من ماسابيكوا ، نيويورك ، المشلول من أسفل الصدر ، أول إنسان يستخدم هذه التقنية. خلال ذروة الوباء ، في 18 يوليو 2020 ، تسبب حادث غوص للسيد توماس في إصابة في المستوى C4 و C5 من فقرات العمود الفقري ، مما جعله غير قادر على الحركة والشعور من أسفل الصدر.

قال السيد توماس: "كان هناك وقت لم أكن أعرف فيه ما إذا كنت سأعيش ، أو إذا كنت أريد ذلك بصراحة. والآن ، يمكنني أن أشعر بلمسة شخص يمسك بيدي. إنه أمر رائع".

أكثر من مائة مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعانون من شكل من أشكال ضعف الحركة أو الشلل. تهدف هذه التجربة السريرية إلى استعادة الحركة الجسدية الدائمة - خارج معمل الأبحاث - وإعادة تأسيس حاسة اللمس.

باحثو وأطباء معهد فينشتاين ، بما في ذلك سانتوش شاندراسيكاران ، دكتوراه. وآدم شتاين ، رئيس قسم الطب الطبيعي وإعادة التأهيل في نورثويل هيلث ، قضى شهورًا في رسم خرائط لدماغ السيد توماس باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للمساعدة في تحديد المناطق المسؤولة عن حركة الذراع وإحساس اللمس في يده.

مسلحين بهذه المعلومات ، أجرى الجراحون عملية جراحية لمدة 15 ساعة في NSUH ، وخلال أجزاء منها كان المشارك في الدراسة مستيقظًا ويعطي الجراحين ملاحظات في الوقت الفعلي. أثناء فحص أجزاء من سطح دماغه ، كان السيد توماس يخبرهم عن الأحاسيس التي يشعر بها في يديه.

قال أشيش ميهتا ، دكتوراه في الطب ، أستاذ في معهد فاينشتاين للإلكترونيات الحيوية الطب ، ومختبر نورثويل لخرائط الدماغ البشري والجراح الذي أجرى عملية زرع الدماغ. "أدخلنا شريحتين في المنطقة المسؤولة عن الحركة وثلاث شرائح أخرى في جزء الدماغ المسؤول عن اللمس والإحساس بالأصابع."

بالعودة إلى المختبر ، من خلال منفذين بارزين من رأس السيد توماس ، يتصل بجهاز كمبيوتر يستخدم الذكاء الاصطناعي لقراءة أفكاره وتفسيرها وترجمتها إلى أفعال ، وهو ما يُعرف بالعلاج المدفوع بالأفكار وأساس نهج الالتفاف العصبي المزدوج .

يبدأ التجاوز بنوايا السيد توماس (أي أنه يفكر في الضغط على يده) ، والذي يرسل إشارات كهربائية من دماغه المزروع إلى جهاز كمبيوتر. ثم يرسل الكمبيوتر إشارات إلى رقع أقطاب كهربائية مرنة للغاية وغير جراحية توضع فوق عضلات العمود الفقري واليد الموجودة في ساعده لتحفيز وتعزيز الوظيفة والتعافي.

ترسل المستشعرات الدقيقة في أطراف أصابعه وكفه معلومات اللمس والضغط مرة أخرى إلى المنطقة الحسية من دماغه لاستعادة الإحساس. يشكل هذا الجسر الإلكتروني ثنائي الذراعين التجاوز العصبي المزدوج الجديد الذي يهدف إلى استعادة كل من الحركة وإحساس اللمس. في المختبر ، يمكن للسيد توماس الآن تحريك ذراعيه حسب الرغبة ويشعر بلمسة أخته وهي تمسك بيده لدعمها. هذه هي المرة الأولى التي يشعر فيها بأي شيء منذ ثلاث سنوات منذ اصابته في الحادث.

بشكل ملحوظ ، يقول الباحثون إن السيد توماس بدأ بالفعل في رؤية بعض التعافي الطبيعي من إصاباته بفضل هذا النهج الجديد ، والذي يمكن أن يعالج بعض الضرر إلى  التعافي الابدي.  زادت قوة ذراعه إلى أكثر من الضعف منذ التحاقه بالدراسة ، وقد بدأ في تجربة أحاسيس جديدة في ساعده ومعصمه ، حتى عندما يكون النظام مغلقًا.

يحمل باحثو الطب الحيوي الإلكتروني في معاهد فينشتاين نموذجًا ثلاثي الأبعاد لجمجمة ودماغ رجل مصاب بالشلل الرباعي قبل الجراحة التاريخية في مستشفى نورث شور الجامعي التابع لنورثويل هيلث. استخدم الأطباء والعلماء هذا النموذج للمساعدة في تحديد مكان وضع خمس شرائح كمبيوتر صغيرة في الدماغ للمساعدة ليس فقط في استعادة الحركة الدائمة في ذراع الرجل المشلول ويده ، ولكن أيضًا حاسة اللمس. الائتمان: معاهد فينشتاين للأبحاث الطبية في نورثويل هيلث

استخدم البحث السابق الذي أجراه البروفيسور بوتون ، ولاحقًا من قبل مجموعات أخرى ، مجازة عصبية واحدة لمساعدة الأشخاص على تحريك الأطراف المشلولة مرة أخرى بأفكارهم.

في تلك الحالات ، زرع الأطباء شريحة أو أكثر في الدماغ تجاوزت إصابة الحبل الشوكي تمامًا واستخدموا المنبهات لتنشيط العضلات المستهدفة. ومع ذلك ، فإن هذا النهج نجح فقط أثناء توصيل المشاركين بأجهزة الكمبيوتر ، وغالبًا ما تكون متاحة فقط في المختبرات ، ولم تستعيد الحركة والشعور في الطرف الفعلي مع تعزيز المرونة من أجل التعافي الطبيعي طويل الأمد.

الأمل هو أن يتعلم الدماغ والجسم والحبل الشوكي من جديد كيفية التواصل ، وسيتم تشكيل مسارات جديدة في موقع الإصابة بفضل المجازة العصبية المزدوجة ، على غرار الطريقة التي يمكن بها للكلية أن تتجدد للتغلب على الصدمة أو المرض.

قال كيفن جيه تريسي ، العضو المنتدب ، الرئيس والمدير التنفيذي لمعاهد فينشتاين وكارشز فاميليز في البحوث الطبية: "يعيش ملايين الأشخاص بالشلل وفقدان الإحساس ، مع خيارات محدودة متاحة لتحسين حالتهم". "يلتزم البروفيسور بوتون وفريقه بتطوير تقنيات إلكترونية حيوية جديدة وفتح مسارات سريرية جديدة لاستعادة الحركة والإحساس."

For the first time researchers restore feeling and lasting movement in man living with quadriplegia (medicalxpress.com)

Provided by The Feinstein Institutes for Medical Research at Northwell Health