جهاز ثوري يحاكي الإدراك البشري عبر التحفيز الضوئي للدماغ
ابتكر فريق من جامعة نورثويسترن جهازا لاسلكيا يمكنه إرسال معلومات إلى الدماغ باستخدام الضوء، متجاوزا المسارات الحسية الطبيعية للجسم.
ونُشرت نتائج الدراسة في مجلة "نيتشر نيورساينس" تحت عنوان "التحفيز الضوئي اللاسلكي عبر الجمجمة بنمط محدد يولد إدراكا اصطناعيا".
يقع الجهاز المرن والناعم تحت فروة الرأس وعلى سطح الجمجمة، حيث يرسل أنماطا دقيقة من الضوء عبر العظام لتنشيط الخلايا العصبية في القشرة الدماغية. وفي تجارب أجريت على نماذج فأرية، استخدم الباحثون وميض الضوء الدقيق لتحفيز مجموعات محددة من الخلايا العصبية المستجيبة للضوء جينيا. وقد تمكنت الفئران من تفسير هذه الأنماط كإشارات ذات معنى، مما مكنها من اتخاذ قرارات وإكمال مهام سلوكية دون الاعتماد على اللمس أو البصر أو السمع.
إمكانات علاجية واسعة
يعد هذا الابتكار بفتح آفاق جديدة في مجالات علاجية متعددة، بما في ذلك توفير استرجاع الإحساس للأطراف الصناعية، تطوير محفزات بصرية وسمعية اصطناعية، تعديل إحساس الألم دون الحاجة للأفيونيات، تعزيز التأهيل بعد السكتة الدماغية أو الإصابات، والتحكم في الأطراف الروبوتية بواسطة الدماغ.
وقالت الباحثة ييفجينيا كوزوروفيتسكي، قائدة الفريق: "يمنحنا هذا الجهاز وسيلة للوصول مباشرة إلى الطريقة التي يحول بها الدماغ النشاط الكهربائي إلى تجربة شعورية، ويتيح خلق إشارات جديدة ورؤية كيف يتعلم الدماغ استخدامها."
من جانبه، أوضح جون روجرز، رائد الإلكترونيات الحيوية في نورثويسترن، أن تطوير الجهاز استلزم إعادة التفكير في كيفية توصيل التحفيز النمطي للدماغ بطريقة قابلة للزرع وغير مؤذية. فالجهاز يحتوي على مصفوفة من 64 ميكرو-ليد صغيرة جدًا مع وحدة تحكم لاسلكية، ويعمل بالكامل تحت الجلد دون أي تأثير على سلوك الحيوانات.
خطوة متقدمة في التحكم العصبي
يمثل الجهاز خطوة متقدمة مقارنة بالإصدارات السابقة التي استخدمت ميكرو-LED واحدًا للتحكم في نشاط مجموعة محدودة من الخلايا العصبية. الآن، يمكن للجهاز إرسال تسلسلات معقدة من الضوء تحاكي النشاط الطبيعي للدماغ، ما يتيح دراسة كيفية تعلم الدماغ الإشارات الاصطناعية.
ويبلغ حجم الجهاز تقريبا حجم طابع بريدي، وأقل سماكة من بطاقة الائتمان، ويتميز بكونه أقل تدخلاً، حيث يرسل الضوء من خلال العظم لتنشيط الخلايا العصبية بعمق.
خطوات مستقبلية
يخطط الباحثون لتوسيع إمكانيات الجهاز، بما في ذلك زيادة عدد الليد، وتقليل المسافات بينها، وتغطية أجزاء أكبر من القشرة الدماغية، واستخدام أطوال موجية للضوء تستطيع الوصول إلى أعماق أكبر في الدماغ.
يأمل الفريق أن تفتح هذه التقنية أفقًا جديدًا لفهم الدماغ البشري واستعادة الحواس المفقودة بعد الإصابات أو الأمراض، مع توفير أداة قوية للبحث العلمي في علوم الأعصاب.
aXA6IDIxNi43My4yMTYuMTAzIA== جزيرة ام اند امز
