لأول مرة، تتيح عملية زراعة في الدماغ لرجل مصاب بالشلل الكامل أن ينطق أفكارًا

الصحة

تتيح الأقطاب الكهربائية الموضوعة جراحيًا للشخص المصاب بالتصلب الجانبي الضموري في مرحلة متأخرة التواصل عبر الإشارات العصبية

رجل مصاب بالتصلب الجانبي الضموري يتنفس من خلال جهاز التنفس الصناعي ويتواصل باستخدام زرعة في الدماغ .

Credit:Caiaimage/Martin Barraud-Getty Images

في مراحله النهائية، يمكن للمرض العصبي التصلب الجانبي الضموري (ALS) أن يؤدي إلى عزلة شديدة . يفقد الأشخاص السيطرة على عضلاتهم ، وقد يصبح التواصل مستحيلًا . ولكن بمساعدة جهاز مزروع يقرأ إشارات دماغه، يستطيع الرجل وهو في هذه الحالة "الكاملة" من الانغلاق , اختيار الحروف وتكوين الجمل، حسبما أفاد باحثون هذا الأسبوع .

تقول ماريسكا فانستينسل، الباحثة في مجال واجهة الدماغ والحاسوب في المركز الطبي الجامعي في أوتريخت، والتي لم تشارك في الدراسة التي نشرت في مجلة Nature Communications: "لقد شكك الناس حقًا فيما إذا كان هذا ممكنًا". إذا أثبت نظام التهجئة الجديد أنه يمكن الاعتماد عليه لجميع الأشخاص المنعزلين تمامًا - وإذا كان من الممكن جعله أكثر كفاءة وبأسعار معقولة - فقد يسمح لآلاف الأشخاص بإعادة الاتصال بأسرهم وفرق الرعاية ، كما يقول رينهولد شيرير، مهندس أعصاب في جامعة جامعة إسيكس .

يدمر التصلب الجانبي الضموري الأعصاب التي تتحكم في الحركة ، ويموت معظم المرضى خلال خمس سنوات من التشخيص . عندما لا يتمكن الشخص المصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري (ALS) من التحدث، فيمكنه استخدام كاميرا تتبع العين لتحديد الحروف على الشاشة . وفي وقت لاحق من تطور المرض، يمكنهم الإجابة على أسئلة بنعم أو لا من خلال حركات العين الدقيقة . ولكن إذا اختار الشخص إطالة حياته باستخدام جهاز التنفس الصناعي، فقد يقضي شهورًا أو سنوات قادرًا على السمع ولكن لا يستطيع التواصل.

في عام 2016، أفاد فريق فانستينسل أن امرأة مصابة بمرض التصلب الجانبي الضموري يمكنها تهجئة الجمل باستخدام زرعة دماغية تكتشف محاولات تحريك يدها . لكن هذا الشخص لا يزال يتمتع بقدر ضئيل من السيطرة على بعض عضلات العين والفم . لم يكن من الواضح ما إذا كان الدماغ الذي فقد السيطرة الكاملة على الجسم يمكنه الإشارة إلى الحركات المقصودة بشكل ثابت بما يكفي للسماح بالتواصل الهادف .

بدأ المشارك في الدراسة الجديدة، وهو رجل مصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري يبلغ الآن 36 عامًا ، العمل مع فريق بحث في جامعة توبنجن في عام 2018، عندما كان لا يزال قادرًا على تحريك عينيه . وأخبر الفريق أنه يريد إجراء عملية زرع غازية لمحاولة الحفاظ على التواصل مع عائلته، بما في ذلك ابنه الصغير . قدمت زوجته وشقيقته موافقة كتابية على الجراحة .

يقول إيران كلاين، طبيب الأعصاب وأخصائي أخلاقيات الأعصاب بجامعة واشنطن في سياتل، إن الموافقة على هذا النوع من الدراسات تأتي مصحوبة بتحديات أخلاقية . لم يكن هذا الرجل قادرًا على تغيير رأيه أو الانسحاب خلال الفترة التي أعقبت آخر اتصال له بحركة العين .

أدخل الباحثون مصفوفتين من الأقطاب الكهربائية المربعة، بعرض 3.2 ملم، في جزء من الدماغ يتحكم في الحركة . عندما طلبوا من الرجل أن يحاول تحريك يديه وقدميه ورأسه وعينيه ، لم تكن الإشارات العصبية متسقة بما يكفي للإجابة على أسئلة بنعم أو لا، كما يقول أوجوال تشودري، مهندس الطب الحيوي وخبير التكنولوجيا العصبية في الجمعية الألمانية غير الربحية ALS VOICE .

بعد ما يقرب من 3 أشهر من الجهود غير الناجحة ، جرب الفريق الارتجاع العصبي، حيث يحاول الشخص تعديل إشارات دماغه مع الحصول على قياس في الوقت الفعلي لمعرفة ما إذا كان ناجحًا . أصبحت النغمة المسموعة أعلى مع تسارع الإطلاق الكهربائي للخلايا العصبية بالقرب من الزرعة ، وانخفضت كلما تباطأ . طلب الباحثون من المشاركين تغيير هذا العرض باستخدام أي استراتيجية. في اليوم الأول، يمكنه تحريك النغمة، وبحلول اليوم الثاني عشر، يمكنه مطابقتها مع درجة الصوت المستهدفة. يتذكر تشودري قائلاً : "لقد كان الأمر بمثابة موسيقى للأذن". قام الباحثون بضبط النظام من خلال البحث عن الخلايا العصبية الأكثر استجابة وتحديد كيفية تغير كل منها مع جهود المشاركين .

ومن خلال الضغط على النغمة مرتفعة أو منخفضة، يمكن للرجل بعد ذلك الإشارة إلى "نعم" و"لا" لمجموعات من الحروف ، ثم الحروف الفردية . وبعد حوالي ثلاثة أسابيع من استخدام النظام، أصدر جملة واضحة : طلب من مقدمي الرعاية إعادة وضعه في مكانه . وفي العام التالي ، كتب عشرات الجمل بمعدل حرف واحد في الدقيقة تقريبًا : "حساء جولاش وحساء البازلاء الحلوة". "أود الاستماع إلى الألبوم بواسطة Tool Loud." "أنا أحب ابني الرائع."

وأوضح للفريق في النهاية أنه قام بتعديل النغمة من خلال محاولة تحريك عينيه . لكنه لم ينجح دائما . فقط في 107 أيام من 135 يومًا وردت في الدراسة ، تمكن من مطابقة سلسلة من النغمات المستهدفة بدقة 80%، وفي 44 يومًا فقط من تلك الـ 107 أيام تمكن من إنتاج جملة واضحة .

تقول فانستينسل: "لا يسعنا إلا أن نتكهن" بما حدث في الأيام الأخرى . ربما كان المشارك نائمًا أو ببساطة ليس في مزاج جيد. ربما كانت إشارة الدماغ ضعيفة جدًا أو متغيرة بحيث لا يمكنها ضبط نظام فك تشفير الكمبيوتر على النحو الأمثل، الأمر الذي يتطلب معايرة يومية . ربما تكون الخلايا العصبية ذات الصلة قد انجرفت داخل وخارج نطاق الأقطاب الكهربائية ، كما يشير المؤلف المشارك جوناس زيمرمان، عالم الأعصاب في مركز ويس للهندسة الحيوية والعصبية.

ومع ذلك، تظهر الدراسة أنه من الممكن الحفاظ على التواصل مع شخص ما عندما يصبح منعزلاً عن طريق تكييف واجهة ما مع قدراته ، كما تقول ميلاني فريد أوكين، التي تدرس واجهة الدماغ والحاسوب في جامعة أوريغون للصحة والعلوم . " إنه بارد جدا." لكنها أشارت إلى أن مئات الساعات استغرقت في تصميم النظام المخصص واختباره وصيانته. "نحن لسنا قريبين من تحويل هذا إلى حالة تكنولوجية مساعدة يمكن شراؤها من قبل الأسرة ."

يقول كلاين إن التجربة تثير أيضًا أسئلة أخلاقية. ويشير إلى أن مناقشة تفضيلات الرعاية في نهاية الحياة أمر صعب بما فيه الكفاية بالنسبة للأشخاص الذين يمكنهم التحدث . "هل يمكنك إجراء إحدى تلك المحادثات المعقدة حقًا باستخدام أحد هذه الأجهزة التي تسمح لك بقول ثلاث جمل فقط في اليوم؟ أنت بالتأكيد لا تريد أن تسيء تفسير كلمة هنا أو كلمة هناك . يقول زيمرمان إن فريق البحث نص على ألا تعتمد الرعاية الطبية للمشارك على الواجهة . "إذا كان مخرج الهجاء هو "افصل جهاز التنفس الصناعي الخاص بي، فلن نفعل ذلك ." لكنه يضيف أن الأمر متروك لأفراد الأسرة لتفسير رغبات المريض على النحو الذي يرونه مناسبًا .

تسعى مؤسسة تشودري للحصول على تمويل لإجراء عمليات زرع مماثلة لعدد أكبر من الأشخاص المصابين بمرض التصلب الجانبي الضموري . ويقدر أن النظام سيكلف ما يقرب من 500000 دولار على مدى أول عامين . وفي الوقت نفسه، يعمل زيمرمان وزملاؤه على تطوير جهاز لمعالجة الإشارات يتم ربطه بالرأس عبر مغناطيس بدلاً من تثبيته عبر الجلد، مما يحمل خطر العدوى .

حتى الآن، لم تسمح الأجهزة التي تقرأ الإشارات من خارج الجمجمة بالتهجئة . في عام 2017، قال فريق إنه يمكنه تصنيف الإجابات بنعم أو لا بدقة تصل إلى 70% من دماغ مشارك منغلق تمامًا باستخدام تقنية غير باضعة تسمى التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS). وكان اثنان من المؤلفين المشاركين في الدراسة الجديدة، تشودري وعالم الأعصاب في جامعة توبنغن نيلز بيرباومر، جزءًا من هذا الفريق . لكن باحثين آخرين أعربوا عن مخاوفهم بشأن التحليل الإحصائي للدراسة . وأظهر تحقيقان وجود سوء سلوك في عام 2019، وتم سحب ورقتين . يقول تشودري إن المؤلفين رفعوا دعوى قضائية للطعن في نتائج سوء السلوك . يقول شيرير، الذي كان متشككًا في دراسة fNIRS، إن النتائج مع الجهاز الغزوي "أكثر صحة بالتأكيد" .

يواصل الباحثون في مركز ويس العمل مع هذا المشارك في الدراسة ، لكن قدرته على التهجئة انخفضت ، وهو الآن يجيب في الغالب على أسئلة بنعم أو لا، كما يقول زيمرمان. ويقول إن الأنسجة الندبية المحيطة بالزرعة هي المسؤولة جزئيًا عن ذلك لأنها تحجب الإشارات العصبية. يمكن أن تلعب العوامل المعرفية دورًا أيضًا: فقد يفقد دماغ المشارك القدرة على التحكم في الجهاز بعد سنوات من عدم القدرة على التأثير على بيئته . لكن فريق البحث التزم بالحفاظ على الجهاز طالما استمر في استخدامه، كما يقول زيمرمان . "هناك هذه المسؤولية الضخمة . نحن ندرك ذلك تماما."

المصدر