جراحة ترقيعية دماغية تهدف لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من فقدان الذاكرة
لقد طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا الجنوبية ومركز ويك فورست المعمداني الطبي جراحة ترقيعية دماغية، والتي تم تصميمها لمساعدة الأفراد الذين يعانون من فقدان الذاكرة.
تتطلب العملية زرع أقطابٍ كهربائية في الدماغ، والذي أدَّى إلى نتائج مخبرية جيدة عند تجريبها على الحيوانات، ويجري حاليًا عملية تجريبها على المرضى من البشر.
صُمِّمَت الجراحة في الأصل في جامعة كاليفورنيا الجنوبية وتم اختبارها في مركز ويك فورست المعمداني الطبي، وقد جاء هذا الجهاز بعدَ عقدٍ من البحث من قبل تيد بيرغر، ويعتمد على خوارزمية جديدة تم إنشاؤها من قبل دونغ سونغ، وكلاهما من كلية «فيتربي» الهندسية بجامعة كاليفورنيا الجنوبية. وقد جاء هذا التطور أيضًا بعد أكثر من عشر سنوات من التعاون مع سام ديدولر وروبرت هامبسون من قسم علم وظائف الأعضاء وعلم الأدوية في مركز ويك فورست المعمداني الطبي، وهما اللذان قاما بجمع البيانات العصبية المستخدمة في بناء النماذج والخوارزميات.
عندما يقوم دماغك باستقبال أي شيء عبر المدخلات الحسية، فإنه يقوم بخلق ذكرى على شكل إشارة كهربائية معقدة والتي تنتقل عبر مناطق متعددة من الحصين، حيث أن مركز الذكريات هو الدماغ. وفي كل منطقة من المناطق التي تعبر بها هذه الإشارة تتم إعادة تشفيرها وترجمتها حتى تصل إلى وجهتها النهائية على شكل مختلف تمامًا غير الذي دخلت بهِ، ليتم تخزينها على المدى الطويل.
وإذا كان هناك تلف في أي منطقة المناطق، فإن هذا يؤدي إلى احتمالية فشل في عملية التشفير والترجمة، وعليهِ فلن تتشكل تلك الذكرى طويلة الأمد. وهذا الذي يجعل المصاب بتلف في منطقة الحصين (على سبيل المثال، بسبب مرض الزهايمر) يمكن أن يتذكر الذكريات القديمة -الأشياء التي شُفِّرت وتُرجمت بالفعل إلى الذاكرة الطويلة المدى قبل حدوث تلف في الدماغ- ولكن يجدون صعوبة في تشكيل ذكريات جديدة تُخزَّن على المدى الطويل.
وجد سونغ وبيرغر طريقة للقيام بمحاكاة بدقة عالية الدقة في كيفية قيام الذاكرة بتشفير وترجمة الذكرى على المدى القصير إلى ذكرى يتم تخزينها بشكلٍ طويل الأمد، وذلك باستخدام البيانات التي حصلا عليها من ديدولر وهامبسون، أولًا من الحيوانات، ومن ثم من البشر. تم تصميم العملية لتتجاوز قسم الحصين التالفة وتوفير المنقطة القادمة بذاكرة مُشفَّرة ومترجمة بشكل صحيح.
جاءت هذه الجراحة بالرغم من حقيقة أنه لا يمكن قراءة أي ذكرى فقط عن طريق النظر إلى الإشارة الكهربائية.
وقد قال بيرغر مُعلقًا: «الأمر أشبه بالترجمة من الإسبانية إلى الفرنسية دون القدرة على فهم ما قمت بترجمته»
وقد قُدِّم البحث في مؤتمر IEEE الدولي السنوي السابع والثلاثين للهندسة والطب والأحياء في ميلان بتاريخ 27/08/2015.
تم اختبار فعالية هذا النموذج من قِبَل فِرَق جامعة كاليفورنيا الجنوبية ومركز ويك فورست المعمداني الطبيّ. وبإذنٍ من المرضى الذين تم زرع أقطاب كهربائية في حصينهم لعلاج النوبات المزمنة، قام هامبسون وديدولر بقراءة الإشارات الكهربائية التي تم إنشاؤها خلال عملية تشكيل الذكرى في منطقتين من الحصين، ثم أُرسِلَت هذه المعلومات إلى سونغ وبيرغر ليقوما ببناء النموذج. ثم قام الفريق بعدها بتزويد النموذج بهذه الإشارات، وقاموا بقراءة كيف تُرجمت الإشارات الناتجة من المنطقة الأولى من الحصين إلى الإشارات التي تولدها المنطقة الثانية من الحصين.
وبعد مئات التجارب التي تمت على تسعة مرضى، أظهرت الخوارزمية دقة مقدارها 90% تقريبًا في توقع كيف سيتم تشفير وترجمة الإشارات.
قال هامبسون: «أن نكون قادرين على التنبؤ بالإشارات العصبية مع نموذج جامعة كاليفورنيا الجنوبية يشير إلى أنه يمكن استخدام الخوارزمية لتصميم جهاز لدعم أو استبدال وظيفة الجزء التالف من الدماغ»
لاحقًا، سيقوم الفريق بمحاولة أن يرسل إشارة ليتم تحويلها إلى دماغ مريضٍ بتلفٍ في واحدة من المناطق (في الحصين) في محاولة لتجاوز التلف وتمكين تشكيل ذاكرة دقيقة طويل الأمد.
المصدر: http://sc.egyres.com/ZeTok
إعداد: أنس سمحان
مراجعة: Mohamed Sayed Elgohary
تصميم: Ahmad E.jad
#الباحثون_المصريون
