تطوير ساق اصطناعية إلكترونية يتحكم بها الجهاز العصبي بشكل كامل

طوّر علماء الأعصاب الأمريكيون ساقا اصطناعية إلكترونية يمكن للجهاز العصبي البشري أن يتفاعل معها بنفس الطريقة التي يتحكم بها في حركة عضلات وأربطة الأطراف البشرية الحقيقية.

تم اختبار تشغيل هذه الواجهة العصبية بمشاركة سبعة متطوعين بُترت ساقهم، وأظهرت التجارب أن سرعة المشي لديهم زادت بنسبة 41% مقارنة بالطرف الاصطناعي التقليدي، ونتيجة لذلك بدأ المشاركون في التحرك بالسرعة نفسها. بالإضافة إلى ذلك، يتيح هذا النهج للمرضى التكيف مع الحركة على المنحدرات والسلالم والأسطح الصعبة الأخرى.

وتحقق هذا الاكتشاف من قبل مجموعة من علماء الأعصاب الأمريكيين بقيادة البروفيسور في معهد "ماساتشوستس" للتكنولوجيا هيو جويرا. لقد عمل العلماء لعدة سنوات على إنشاء أطراف إلكترونية من شأنها أن تكرر تماما وظائف الأذرع والأرجل المفقودة.

في إطار هذا المشروع، طور علماء الأعصاب نوعا خاصا من الواجهات العصبية التي تسمح لهم بمراقبة نشاط العضلات المتبقية في الجزء غير المبتور من الذراع والساق واستخدامها للتحكم في تشغيل الطرف الاصطناعي الإلكتروني. وللقيام بذلك راقب العلماء كيف يتغير النشاط الكهربائي لعضلات الذراعين والساقين السليمين أثناء الحركة. واستخدم العلماء هذه البيانات لإعداد برنامج يقرأ الإشارات من العضلات ويجبر الطرف الاصطناعي على اتخاذ الشكل المطلوب أثناء الحركة.

وتحفز الواجهة العصبية بطريقة مماثلة العضلات المتبقية بعد الانتهاء من كل خطوة ، مما يسمح للمريض "بالشعور" بالطرف المفقود، والذي لا يختلف في نفس الوقت في خصائصه عن الساق أو الذراع الحقيقية. واختبر البروفيسور هير تشغيل هذا النظام من خلال إجراء عمليات جراحية على 14 شخصا بعد بتر الساق، حيث قام بتوصيل الأقطاب الكهربائية بالعضلات الأمامية وعضلات الساق.

وأدى إدخال هذه الأقطاب الكهربائية وربطها بنظام التحكم في الأطراف الاصطناعية الإلكترونية إلى تسريع تكيف المتطوعين إلى حد بعيد مع استخدام الطرف السيبراني وزيادة سرعة حركتهم، وسمح لهم بتعلم التغلب "التلقائي" على مختلف العقبات والسير السريع على التضاريس الوعرة.

ويأمل العلماء بأن تسمح الإصدارات اللاحقة من هذا الطرف الاصطناعي بالجري أو القفز أو حتى الوقوف على ساق واحدة، مما سيعيد قدرتهم على الحركة بشكل كامل.

نشرت نتائج الاختبارات الأولية في المجلة العلمية Nature Medicine