اختراق علمي تاريخي: تمكن مريض مصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري المتقدم من التواصل بفضل زرع الدماغ

رسالة بحرف تمكن رجل مشلول تمامًا من التعبير عن مشاعره لأول مرة حتى تكون عائلته متحمسة عندما يقرأ العبارة: «أنا أحب ابني العظيم».

يمر المريض بالمرحلة النهائية من مرض التصلب الجانبي الضموري العصبي (ALS)، مما يؤدي إلى العزلة الشديدة مع استحالة التواصل، بما في ذلك. يفقد الأشخاص المصابون بهذه الحالة السيطرة على عضلاتهم، ويمكن أن يصبح التواصل مستحيلاً. ولكن بمساعدة جهاز مزروع يقرأ الإشارات من دماغه، تمكن هذا الرجل من اختيار الحروف وتشكيل الجمل، وفقًا للباحثين الذين أجروا التجربة.

قالت ماريسكا فانستينسل، باحثة واجهة الدماغ والحاسوب في المركز الطبي بجامعة أوتريخت والتي لم تشارك في الدراسة، التي نشرت في: «لقد شك الناس حقًا فيما إذا كان هذا ممكنًا». اتصالات الطبيعة». إذا كان نظام الإملاء الجديد موثوقًا به لجميع الأشخاص المحظورين تمامًا, وإذا كان من الممكن جعله أكثر كفاءة وبأسعار معقولة, يمكن أن يسمح لهم بإعادة التواصل مع عائلاتهم وفرق الرعاية, وأضاف راينهولد شيرر, مهندس عصبي في جامعة إسكس.

ALS يدمر الأعصاب التي تتحكم في الحركة، ويموت معظم المرضى في غضون 5 سنوات من التشخيص. عندما لا يستطيع الشخص التحدث بعد الآن، يمكنه استخدام كاميرا تتبع العين لتحديد الحروف على الشاشة. في وقت لاحق من تطور المرض، يمكنهم الإجابة بنعم أو لا أسئلة بحركات العين الدقيقة. ولكن إذا كان الشخص يطيل حياته، فقد يقضي شهورًا أو سنوات في القدرة على الاستماع ولكن لا التواصل، لأنه حتى العينين لا يمكن أن تتحرك.

في عام 2016، أفاد فريق فانستينسل أن امرأة مصابة بالتصلب الجانبي الضموري يمكنها تهجئة الجمل بزرع دماغ اكتشفت محاولات لتحريك يدها. لكن هذا الشخص لا يزال لديه الحد الأدنى من السيطرة على بعض عضلات العينين والفم. لم يكن من الواضح ما إذا كان الدماغ الذي فقد كل السيطرة على الجسم يمكنه الإشارة إلى الحركات المقصودة باستمرار بما يكفي للسماح بالتواصل الهادف.

التواصل الثوري

بدأ المريض المشارك في الدراسة الجديدة، وهو رجل مصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري يبلغ من العمر الآن 36 عامًا، العمل مع فريق بحثي في جامعة توبنجن (ألمانيا) في عام 2018، عندما كان لا يزال بإمكانه تحريك عينيه. وقال للفريق أنه يريد زرع الغازية في محاولة للحفاظ على التواصل مع عائلته، بما في ذلك ابنه الصغير. أعطت زوجته وأخته موافقتهما الخطية على الجراحة.

«الموافقة على هذا النوع من الدراسة تحمل تحديات أخلاقية. هذا الرجل لم يكن ليتمكن من تغيير رأيه أو الانسحاب خلال الفترة التي تلت آخر اتصال له لحركة العين»، قال الدكتور عيران كلاين، طبيب الأعصاب وأخصائي أخلاقيات الأعصاب في جامعة واشنطن، سياتل.

أدخل الباحثون مجموعتين من الأقطاب الكهربائية المربعة، بعرض 3.2 ملم، في جزء من الدماغ يتحكم في الحركة. وقال اوجوال شودري، مهندس الطب الحيوي وتكنولوجيا الاعصاب في المنظمة الالمانية غير الربحية ALS: «عندما طُلب من الرجل محاولة تحريك يديه وقدميه ورأسه وعينيه، لم تكن الإشارات العصبية متسقة بما فيه الكفاية للإجابة على أسئلة بنعم أو لا». صوت.

بعد ما يقرب من 3 أشهر من الجهود الفاشلة، اختبر الفريق الارتجاع العصبي، حيث يحاول الشخص تعديل إشارات دماغه أثناء الحصول على قياس في الوقت الفعلي لما إذا كان ينجح. أصبحت النغمة المسموعة أعلى مع تسارع إطلاق الخلايا العصبية الكهربائية بالقرب من الزرع، وانخفاض مع تباطأ.

طلب الباحثون من المشارك تغيير هذه النغمة باستخدام أي استراتيجية. في اليوم الأول، يمكنني تحريك النغمة، وبحلول اليوم الثاني عشر، يمكنني مطابقتها بنبرة الهدف. «كان مثل الموسيقى إلى الأذن»، يتذكر تشودري. قام الباحثون بتعديل النظام من خلال البحث عن الخلايا العصبية الأكثر تقبلا وتحديد كيفية تغير كل واحد مع جهود المشاركين.

من خلال الحفاظ على درجة عالية أو منخفضة، يمكن للرجل أن يشير إلى «نعم» و «لا» لمجموعات من الحروف ثم إلى الحروف الفردية. بعد حوالي 3 أسابيع مع النظام، أنتج جملة واضحة: طلب لمقدمي الرعاية لتغيير موقفه. في العام التالي، قدم العشرات من الجمل بوتيرة دقيقة من حوالي شخصية واحدة في الدقيقة: «حساء الغولاش وحساء البازلاء الحلوة». «أود أن أسمع ألبوم Tool بصوت عالٍ.» «أنا أحب ابني الرائع.»

وأوضح في نهاية المطاف للفريق أنه قام بتعديل النغمة في محاولة لتحريك عينيه. لكنه لم ينجح دائما. فقط في 107 من 135 يومًا تم الإبلاغ عنها في الدراسة، تمكنت من مطابقة سلسلة من النغمات المستهدفة بدقة 80٪، وفقط في 44 من هؤلاء 107 كانت قادرة على إنتاج جملة واضحة.

«يمكننا التكهن فقط» حول ما حدث في الأيام الأخرى. قد يكون المشارك نائمًا أو ببساطة ليس في حالة مزاجية. ربما كانت الإشارة من الدماغ ضعيفة للغاية أو متغيرة لتكوين نظام فك تشفير الكمبيوتر على النحو الأمثل، الأمر الذي يتطلب معايرة يومية. ربما تكون الخلايا العصبية ذات الصلة قد دخلت وتركت نطاق الأقطاب الكهربائية, "يقول المؤلف المشارك جوناس زيمرمان, عالم الأعصاب في مركز ويس للهندسة الحيوية والهندسة العصبية, في سويسرا.

ومع ذلك, تظهر الدراسة أنه من الممكن الحفاظ على التواصل مع شخص ما أثناء حبسنفسه من خلال تكييف واجهة لقدراته, تقول ميلاني فريد-أوكين, الذي يدرس واجهة الدماغ والحاسوب في جامعة أوريغون للعلوم والصحة. «إنه جيد جدًا. ولكن تم قضاء مئات الساعات في تصميم واختبار وصيانة النظام المخصص، كما يقول. نحن لسنا قريبين من تحويل هذا إلى حالة من التكنولوجيا المساعدة التي يمكن للعائلة شراؤها»، أوضح الخبراء.

«تثير المظاهرة أيضًا أسئلة أخلاقية. إن مناقشة تفضيلات الرعاية في نهاية العمر أمر صعب للغاية بالنسبة للأشخاص الذين يمكنهم التحدث». «هل يمكنك إجراء واحدة من تلك المحادثات المعقدة حقًا مع أحد هذه الأجهزة التي تسمح لك فقط بقول ثلاث جمل في اليوم؟ أنت بالتأكيد لا تريد أن تسيء فهم كلمة هنا أو كلمة هناك». يقول زيمرمان إن فريق البحث نص على أن الرعاية الصحية للمشارك يجب ألا تعتمد على الواجهة. «إذا كان ناتج الإملائي هو «إيقاف تشغيل المعجبين»، فلن نفعل ذلك. ولكن الأمر متروك لأفراد الأسرة لتفسير رغبات المريض كما يرونه مناسبا».

تسعى مؤسسة تشودري للحصول على تمويل لإعطاء عمليات زرع مماثلة للعديد من الأشخاص الآخرين المصابين بالتصلب الجانبي الضموري. ويقدر أن النظام سيكلف حوالي 000 500 دولار للعامين الأولين. وفي الوقت نفسه، يقوم زيمرمان وزملاؤه بتطوير جهاز معالجة الإشارات الذي يعلق على الرأس عبر المغناطيس بدلاً من أن يرسو من خلال الجلد، والذي يحمل خطر العدوى.

حتى الآن، لم تسمح الأجهزة التي تقرأ الإشارات من خارج الجمجمة بالتهجئة. في عام 2017، أعلن فريق أنه يمكنه تصنيف استجابات بنعم أو لا لدماغ مشارك مغلق بالكامل باستخدام تقنية غير جراحية تسمى التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء ( نمير). كان اثنان من المؤلفين المشاركين للدراسة الجديدة، تشودري وعالم الأعصاب في جامعة توبنجن، نيلز بيربومر، جزءًا من هذا الفريق. لكن باحثين آخرين أعربوا عن قلقهم بشأن التحليل الإحصائي للدراسة. وجد تحقيقان سوء سلوك في عام 2019 وتم سحب وثيقتين. رفع المؤلفون دعوى قضائية للطعن في نتائج سوء السلوك. يقول شيرر، الذي كان متشككًا في دراسة fNIRS، إن النتائج مع الجهاز الغازي «أقوى بالتأكيد».

يواصل الباحثون في مركز ويس العمل مع هذا المشارك في الدراسة، ولكن قدرته على التهجئة تضاءلت وهو الآن يجيب في الغالب بنعم أو لا أسئلة، كما يقول زيمرمان.

«يقع اللوم جزئيًا على النسيج الندبي حول الغرسة لأنه يحجب الإشارات العصبية. يمكن أن تلعب العوامل المعرفية أيضًا دورًا: قد يفقد دماغ المشارك القدرة على التحكم في الجهاز بعد سنوات من عدم قدرته على التأثير على بيئته. لكن فريق البحث ملتزم بالحفاظ على الجهاز طالما استمر في استخدامه»، يقول زيمرمان. «هناك هذه المسؤولية الهائلة. نحن ندرك ذلك تماما».

استمر في القراءة: