وقتی قطعات سیلیکونی جای اندام‌های ما را می‌گیرند + تصاویر

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از دیلی‌میل، به تازگی خبر فلج شدن از کمر به پایین یک پلیس زن به نام «نیکی دونلی» 33 ساله منتشر شد. او بر اثر برخورد یک خودرو به ماشین پلیس به شدت مجروح شد به طوری که قادر به حرکت نبود. اما این پلیس زن اکنون به لطف استفاده از اسکلت خارجی رباتیکی که به او کمک می‌کند، توانسته است بار دیگر راه رفتن را تجربه کند. خبرهایی هم حاکی از تولید بازوهای رباتیک در بریتانیاست که با مغز کنترل می‌شوند. دیلی‌میل به گوشه‌ای از فناوری‌هایی اشاره کرده است که معلولان را دوباره به زندگی برگردانده و کیفیت زندگی آنها را بهبود بخشیده است.

چشم‌ها

دانشمندان در مطالعات خود به دنبال آن هستند تا با کمک فناوری بتوانند شرایطی استثنائی فراهم کنند که افراد نابینا بتوانند بار دیگر لذت دیدن را تجربه کنند. دسامبر سال گذشته، پزشکان توانستند با استفاده از چشم بیونیک بینایی نسبی 10 بیمار نابینا را در مرکز خدمات بهداشت انگلیس را بازگردانند.

در این چشم بیونیک، یک دوربین ویدئویی کوچک روی یک جفت عینک تعبیه شده است که تصاویر ضبط شده را به طور بی‌سیم به یک تراشه کامپیوتری متصل به شبکیه بیمار ارسال می‌کند که بخش حساس به نور است که در پشت چشم قرار گرفته است.

دنیایی که بیماران از طریق چشم بیونیک مشاهده می‌کنند، سیاه و سفید است. آنها می‌توانند نور و تاریکی، سایه‌ها و موانع را تشخیص دهند و یاد می‌گیرند که حرکات را نیز ببینند. محققان بیمارستان چشم‌پزشکی «مورفیلدز» لندن با بررسی این چشم بیونیک در آزمایش‌های صورت‌گرفته نشان داده‌اند که بیماران می‌توانند به درستی به اشیای آشنای اطراف خانه دسترسی پیدا کنند و آنها را به دست آوردند.

بیماران همچنین به کمک این چشم می‌توانند خودروها را در خیابان تشخیص دهند و با استفاده از خطوط عابر پیاده بدون خطر از خیابان عبور کنند. برخی حتی قادرند اعداد نوشته شده روی ساعت یا نوشته‌هایی با اندازه بزرگ را در جاده ببینند. این تنها عملکردهای ابتدایی چشم بیونیک است و محققان امیدوارند با ارتقای نرم‌افزار برنامه‌ریزی‌شده، تشخیص چهره و دیدی سه‌بعدی را نیز به آن اضافه کنند.

مغز

ایمپلنت‌های مغزی اکنون برای مهار قدرت ذهن به منظور کمک به افراد معلول مورد استفاده قرار می‌گیرد. دانشمندان در حدود 100 سال دریافتند که مغز امواج الکترومغناطیسی تولید می‌کند که حرکت کردن را به ماهیچه‌های بدن می‌آموزد.

در واقع از این فناوری برای دسترسی به افکار بیمار و حرکت ماهیچه‌ها استفاده می‌شود. اولین شخصی که از این قابلیت استفاده کرد، یک مرد آمریکایی مبتلا به نوعی سندروم بود که قادر به برقراری ارتباط نبود.

دانشمندان دانشگاه «اموری» واقع در آتلانتا، در سال 1998 الکترودهایی را در مغز این بیمار قرار دادند و او توانست از قدرت ذهنش برای حرکت دادن نشانگری روی یک صفحه نمایشگر استفاده کند و حروفی را انتخاب کند. این کار به بیمار در حرف زدن و برقراری ارتباط با دنیای خارج کمک می‌کرد.

محققان، این سیستم را که به «واسط مغز- رایانه» معروف است، اصلاح کردند. اکنون بیماران می‌توانند از امواج مغزی برای حرکت دادن تجهیزات مکانیکی استفاده کنند. چند بیمار ویلچرنشین که کنترلی روی دست‌ها و پاهای خود نداشتند، با استفاده از امواج مغزی توانستند ماهیچه‌های خود را حرکت دهند و با رساندن خود به میز، فنجان را از روی میز بردارند و حتی با چنگال غذا بخورند.

این بیماران برای کمک گرفتن از قابلیت این فناوری، کلاه نرمی را به سر گذاشتند که 54 الکترود روی آن تعبیه شده است. این کلاه امواج مغزی را می‌گیرد و امواج مغزی صادره از ناحیه‌ای از مغز را که مسئول کنترل حرکات دست‌هاست، انتقال می‌دهد.

این امواج مغزی از طریق سیستم کامپیوتری تعبیه شده در ویلچر گرفته می‌شود که امواج را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و آنها را به یک دستکش پلاستیکی توری ارسال می‌کند که دور یکی از دست‌های ناتوان بیمار پیچیده شده است.

این کار به بیماران امکان می‌دهد که بتوانند اسکلت خارجی بیونیک را در واکنش به ذهن خود باز یا بسته کنند. از آنجا که به دست آوردن فعالیت مغزی از خارج جمجمه دشوار است، تنها سیگنال‌های ساده‌ای به این دست ارسال می‌شود.

برای دستیابی سیگنال واضح‌تر باید جمجمه را باز کرد و تراشه کامپیوتری را به طور مستقیم در ناحیه خاصی از مغز قرار داد اما چنین اقدام تهاجمی خطر عفونت را افزایش می‌دهد و تراشه ممکن است از جای خود حرکت کند.

محققان دانشگاه ملبورن در روشی دیگر مشابه این، از نوعی فناوری استفاده می‌کنند که در آن یک استنت (لوله توری مصنوعی از جنس فلز) را وارد یک رگ خونی مسدود می‌کنند و یک تراشه کامپیوتری به اندازه گیره کاغذ را به داخل رگ خونی سر می‌دهند تا در ناحیه مربوطی از مغز قرار گیرد.

دست‌ها

دانشمندان بر این باورند که به‌زودی می‌توان از فناوری «واسط مغز- رایانه» برای بیماران مبتلا به ضایعات نخاعی یا مبتلایان به سکته استفاده کرد. آنها با کمک این فناوری، یک دست فلج ساخته‌اند که با کمک اسکلت خارجی که با فناوری واسط مغز- رایانه کار می‌کند، می‌تواند بار دیگر اعصاب و ماهیچه‌های غیرفعال را فعال کند. این کار به حرکت دست‌هایی که توانایی خود را از دست داده‌اند کمک می‌کند.

در واقع، این روش اعصابی را که مسئول حرکت دست هستند، وادار به فعالیت می‌کند. محققان با این فناوری توانستند در سال 2014، حدود 32 نجات‌یافته از سکته را که قادر به انجام برخی کارهای شخصی نبودند به زندگی برگردانند به طوری که بعد از 20 جلسه تحریک مغز با واسط مغز- رایانه، آنها توانستند بدون کمک از دیگران کارهای خود را انجام دهند.

حدود چهار سال پیش، به یک مرد سوئدی به عنوان اولین بیمار در دنیا، بدنی پیوند زنده شد که با نیروی مغز کنترل می‌شد. پزشکان دست‌های او را به دلیل سرطان از بالای آرنج قطع کرده بودند. او چهار سال پیش، از یک دست مصنوعی مکانیکی استفاده می‌کرد که پزشکان آن را به باقی‌مانده استخوان بازو متصل کرده بودند.

پزشکان در یک عمل جراحی دشوار، الکترودهایی را از این بازوی مصنوعی به اعصاب و ماهیچه‌های مخصوص حرکت متصل کردند. این بیمار که راننده بود، بعد از عمل توانست به کارش برگردد.

گوش‌ها

ساخت اندام‌های مصنوعی در مقایسه با جایگزینی یا ارتقای ارگان‌های دارای حسگر مانند گوش، نسبتا ساده‌تر است. موفق‌ترین روشی که محققان برای بهبود شنوایی مورد استفاده قرار داده‌اند کاشت حلزونی گوش بوده است که جایگزینی برای حلزون گوش محسوب می‌شود. این قسمت، در گوش داخلی قرار گرفته است و صداها به کمک 32 هزار سلول‌ باریک مو به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل و به مغز ارسال می‌شود. در مدل بیونیک، یک میکروفون، صداها را به تکانه‌های دیجیتال و روی مغز تبدیل می‌کند.

پاها

بیمارانی هم که از ناحیه پا فلج هستند و قادر به حرکت نیستند می‌توانند با استفاده از نمونه‌های مکانیکی اندام‌های مصنوعی دوباره راه بروند. کی از پیچیده‌ترین دستگاه‌های مورد استفاده، اسکلت خارجی‌ای است که روی بدن بسته می‌شود و به حرکت دادن اندام‌ها کمک می‌کند.

معلولان با استفاده از این اسکلت خارجی می‌توانند 1/6 کیلومتر بر ثانیه و به کمک عصا راه بروند. آنها با فشردن دکمه‌ای که روی عصا تعبیه شده است، حرکات آن را کنترل می‌کنند. دانشمندان واحد توانبخشی عصبی در دانشگاه «ایست کنت» بیمارستان بنیاد تراست پاهای رباتیک مشابهی تولید کرده‌اند.

این پای رباتیک، فلزی و ضخیم است و فضای کافی برای قرار گرفتن پا داخل آن وجود دارد به طوری که پا به صورت محکم داخل آن قرار می‌گیرد اما نمی‌تواند بیمار را به سرعت به مقصد برساند و حرکات آن کمی آهسته است.

نشستن روی ویلچر مشکلات خاص خودش را دارد به طوری که ممکن است منجر به ایجاد لخته خونی و عوارض دیگری چون پوکی استخوان شود. بیمارانی که از ناحیه پا دچار معلولیت هستند با این روش می‌توانند روی پاهای خود بایستند و ورزش کنند. آنها حتی می‌توانند بدون اتکا به عصا راه بروند و بنابراین دست‌ها آزاد هستند.

یک سیستم واسط مغز- رایانه کنترل پاها را از طریق مغز برنامه‌ریزی کرده است. اما محققان مشغول فعالیت و ساخت پاهایی هستند که هر چه بیشتر به نمونه‌های طبیعی نزدیک باشند و مفاصل زانو و مچ پا آنقدر قدرتمند باشند که به بیماران اجازه راه رفتن، از پله بالا و پایین رفتن و عبور از زمین‌های ناهموار را بدهد.

پانکراس

تزریق انسولین راهکار اصلی درمانی مبتلایان به دیابت نوع یک به شمار می‌رود که به طور تقریبی به روزانه پنج بار تزریق نیاز دارند. اما امروزه، دانشمندان برای این تزریق جایگزینی پیدا کرده‌اند به طوری که از پانکراس مصنوعی برای درمان دیابت استفاده می‌کنند.

نقش پانکراس در بدن تولید انسولین به منظور پاک کردن قند از خون و تبدیل آن به سلول‌هاست. دانشمندان کمبریج دستگاهی ابداع کرده‌اند که می‌تواند هر دو عملکرد پانکراس را شامل کنترل قند خون و پمپاژ انسولین در مواقع نیاز انجام دهد. این پانکراس مصنوعی به اندازه پانکراس طبیعی بدن بیمار با دقت کار می‌کند.

استفاده از این پانکراس مصنوعی خطر کاهش شدید سطح قند خون را پایین می‌آورد. محققان در این حالت، یک حسگر را زیر پوست شکم قرار می‌دهند تا قند خون بیمار را کنترل کند و اطلاعات دریافتی را به یک کامپیوتر ارسال می‌کند که می‌تواند مقدار انسولین مورد نیاز بدن بیمار را محاسبه کند.

این اطلاعات سپس به پمپی که روی کمربند سوار شده است، فرستاده می‌شود که از این طریق انسولین را به واسطه چسب قرار داده شده در داخل پوست، به بدن تزریق می‌کند. محققان انگلیسی بر این باورند که تزریق انسولین به این شیوه تا 25 درصد کنترل انسولین را بهبود می‌بخشد.

سال گذشته، یک زن 16 ساله مبتلا به دیابت اولین بیمار در دنیا بود که با پانکراس مصنوعی باردار شد. البته هنوز هم آزمایش‌های زیادی باید صورت گیرد و محققان امیدوارند که این پانکراس مصنوعی را تا دو سال آینده روانه بازار کنند.

مترجم: ندا اظهری