ایجاد دوباره مسیرهای حسی و حرکتی در مغز به کمک اندام مصنوعی

با رشد هدفمند اعصاب حسی و حرکتی (TMSR) امید افراد قطع عضو برای کنترل اندام مصنوعی و تجربه دوباره حس لامسه با این اندام‌ها زنده شد. در این روش که یک روش تهاجمی و جراحی است اعصاب عضو باقی مانده برای کنترل اندام مصنوعی بکار گرفته می‌شود. دانشمندان EPFL از MRI ​​عملکردی استفاده کردند تا نشان دهند که چگونه مغز مسیرهای حسی و حرکتی را پس از TMSR دوباره ایجاد می‌کند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

ایجاد دوباره مسیرهای حسی و حرکتی توسط اندام مصنوعی در مغز

رشد هدفمند اعصاب حسی و حرکتی (TMSR) یک روش جراحی در بیماران قطع عضو است که عصب‌های اندام باقی مانده را در نزدیکی عضلات و پوست سالم به یک اندام مصنوعی متصل می‌کنند تا آن را تحت کنترل درآورند. به طور طبیعی روش TMSR باید عملکرد مغز در کنترل حرکتی و ورودی حسی را تغییر دهد. با این حال مکانیسم‌های دقیق مغز پیش از این مورد بررسی قرار نگرفته بود. موفقیت روش TMSR بستگی به توانایی ما در درک چگونگی ایجاد دوباره مسیرهای عصبی در مغز است. در حال حاضر، دانشمندان EPFL از MRI عملکردی استفاده کردند تا تأثیر روش TMSR روی مغز بیماران قطع عضو را نشان دهند.

از روش رشد هدفمند اعصاب حسی و حرکتی (TMSR) برای بهبود کنترل پروتز‌ها استفاده می‌شود. در این روش از اعصاب عضو باقی مانده برای بازسازی و کنترل عضلانی جدید بهره برده می‌شود. به این ترتیب، بیمارانی که پروتز TMSR برای آنها نصب می‌شود، دستورات حرکتی را به عضو مصنوعی منتقل می‌کنند. این کار با رمزگشایی هدف‌ها و فرستادن آنها به اندام مصنوعی رباتیک انجام می‌شود. از سوی دیگر، تحریک مستقیم پوست قرار گرفته روی اندام مصنوعی به مغز ارسال می‌شود. این موجب می‌شود تا فرد اندام از دست داده را دوباره حس کند.

اما مغز چگونه چنین حس لامسه و حرکات اندام مصنوعی را رمزگشایی و ادغام می‌کند؟ این فرآیند چگونه توانایی ما را در کنترل پروتز بیشتر می‌کند؟ دستیابی به چنین کنترلی بستگی به دانستن این دارد که چگونه مغز بیمار دوباره مسیرهای مختلف حسی و حرکتی را در قشر مغز بازسازی می‌کند. آزمایشگاه Olaf Blanke در EPFL، با همکاری Andrea Serino در بیمارستان دانشگاه لوزان و گروه‌هایی از پزشکان و پژوهشگران در سوئیس و در خارج از این کشور، با موفقیت این تغییرات در قشر مغز سه بیمار قطع عضو که تحت عمل جراحی TMSR قرار گرفتند را ردیابی کردند.

دانشمندان از تصویر برداری تشدید مغناطیسی که روشی برای اندازه‌گیری فعالیت‌های مغز با تشخیص تغییرات جریان خون است، بهره بردند. این روش به منزله دیدن فضایی بزرگ با کیفیت بالا از قشر مغزی هر بیمار بود. به طور شگفت انگیزی این مطالعه نشان داد که تصاویر قشر مغز افراد قطع عضو از لحاظ میزان، قدرت و توپوگرافی مشابه افراد سالم است. اما نسبت به بیماران قطع عضوی که از پروتزهای استاندارد و بدون جراحی TMSR استفاده می‌کردند، متفاوت است. این نشان دهنده تأثیر منحصر به فرد روش جراحی TMSR بر روی تصویر حرکتی مغز است.

ایجاد دوباره مسیرهای حسی و حرکتی توسط اندام مصنوعی در مغز

این رویکرد حتی قادر به شناسایی تصاویر انگشتان از دست رفته در قشر مغزی بیمارانی بود که بازسازی شبکه عصبی آنها از طریق پوست قفسه سینه یا اندام‌های باقی مانده انجام شده بود. تصاویر مغزی نشان داد که مغز توپوگرافی اصلی خود را حفظ کرده است، گرچه به میزانی کمتر از افراد سالم. افزون بر این، هنگام بررسی نقشه‌ها، پژوهشگران مسیرهای طبیعی را در بیماران TMSR پیدا کردند که با افراد سالم قابل مقایسه بود. اما این مسیرها و ارتباط‌ها در بیماران غیر TMSR کاهش داشت که نشان میدهد روش TMSR برخی مسیرهای عملکردی قوی بین قشر حسی اولیه و قشر حرکتی را حفظ می‌کند.

این مطالعه نشان داد که TMSR همچنان نیاز به بهبود دارد: ارتباط بین قشر حسی اولیه و قشر حرکتی با لب پیشانی و آهیانه‌ای، در بیماران TMSR مانند بیماران غیر TMSR ضعیف است که در افراد سالم اینگونه نیست. این نشان می‌دهد که علیرغم عملکرد حرکتی خوب، اندام‌های مصنوعی TMSR هنوز به خوبی اندام واقعی حرکت نمی‌کنند و احساس نمی‌شوند. درواقع این اندام رباتیک توسط مغز بیمار به عنوان یک عضو واقعی رمزگذاری نمی‌شوند.

افزون بر این، یافته‌ها نشان می‌دهد که TMSR ممکن است شکل پذیری ضعیف قشر پس از از دست دادن یک اندام را بهبود بخشد. به گفته نویسندگان، این ممکن است بینش جدیدی در مورد طبیعت و قابلیت انعطاف قشر بیماران قطع عضو و ارتباط آن با سندرم و درد اندام فانتوم ارائه دهد.

در نهایت، این پژوهش نشان می‌دهد که پیشرفت‌های مهندسی بیشتر همچون ادغام بازخورد حسی و حرکتی با پروتزهای  فعلی می‌تواند آنها را قادر به حرکت و احساسی شبیه اعصاب واقعی کند.


بیشتر بخوانید:

کاهش درد اندام فانتوم با واقعیت افزوده برای افراد قطع عضو

حاصل کار دانشگاه Johns Hopkins و DARPA: دستی مصنوعی که حس لامسه را به افراد قطع عضو باز می‌گرداند

الکترودهای مصنوعی حس لمس کردن را به افراد قطع عضو باز می‌گردانند


منبع: actu.epfl.ch

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن