بدء أول تجربة بشرية لغرسة دماغية من «الغرافين»

جرى تصنيع الغرسات بواسطة شركة «InBrain» (أرشيف - رويترز)
جرى تصنيع الغرسات بواسطة شركة «InBrain» (أرشيف - رويترز)
TT

بدء أول تجربة بشرية لغرسة دماغية من «الغرافين»

جرى تصنيع الغرسات بواسطة شركة «InBrain» (أرشيف - رويترز)
جرى تصنيع الغرسات بواسطة شركة «InBrain» (أرشيف - رويترز)

من المقرر بدء أول تجربة سريرية لزرع غرس دماغي مصنوع من الغرافين، في وقت لاحق من هذا الشهر، بالمملكة المتحدة.

وتُعدّ «الغرافين» مادة فائقة تتمتع بقوة وخِفة وزن كبيرتين، وجرى اكتشافها في جامعة مانشستر قبل 20 عاماً.

وتتكون صفائح الغرافين من طبقة واحدة رقيقة من ذرات الكربون في شبكة سداسية، وهي بنية جزيئية تمنح المادة خصائص كهربائية وميكانيكية غير عادية.

ووفق صحيفة «ذا تايمز»، فقد جرى تصنيع الغرسات بواسطة شركة «InBrain»؛ وهي شركة متخصصة في التكنولوجيا العصبية، ومقرُّها برشلونة، بالتعاون مع المعهد الكتالوني لعلوم وتكنولوجيا النانو، وجامعة مانشستر.

وستُجرى التجربة في معهد الغرافين الوطني بجامعة مانشستر.

ويأمل الباحثون أن تؤدي هذه التجربة الرائدة إلى تطوير واجهات أكثر حساسية بين الدماغ البشري وأجهزة الكومبيوتر الخارجية، مقارنة بالأجهزة الموجودة.

وواجهات الدماغ والكومبيوتر هي طريقة للاتصال المباشر بين دماغ الإنسان والكومبيوتر دون استخدام الأعضاء الأخرى. وبمعنى آخر، يمكن للأشخاص، من خلال هذه التقنية، إصدار أي أوامر للكومبيوتر باستخدام نشاط الدماغ فقط.

وقد تؤدي غرسات الدماغ إلى علاجات أفضل لحالات مثل مرض باركنسون (الشلل الرعاش)، والسكتة الدماغية، فضلاً عن ترجمة أفكار الأشخاص ذوي الإعاقة إلى كلام أو حركة.

وسيضع الباحثون واجهة مرنة مكونة من 64 قطباً من الغرافين على دماغ المريض الأول، في نهاية الشهر الحالي. ويخضع المريض لجراحة أعصاب لإزالة ورم أرومي دبقي، وهو ورم عدواني يحدث في الدماغ أو النخاع الشوكي.

وسوف تحفز الغرسة النشاط العصبي وتقرؤه بدقة عالية، بحيث يمكن الحفاظ على الأجزاء الوظيفية من الدماغ عند استئصال الورم.

وقال البروفيسور كوستاس كوستاريلوس، الباحث الرئيسي في التجربة: «الهدف الأساسي لهذه التجربة الأولى على البشر هو إثبات سلامة أقطاب الغرافين المطبقة على الدماغ في ثمانية إلى عشرة مرضى».

وأضاف: «سنقوم أيضاً بتقييم جودة الإشارات المسجلة وقدرة الغرسة على تحفيز الدماغ».

وقالت كارولينا أغيلار، الرئيسة التنفيذية لشركة «InBrain»، إن المرحلة التالية ستكون إجراء تجارب سريرية لاختبار قدرة الغرسة العلاجية على علاج مرض باركنسون.

وأضافت: «بفضل الذكاء الاصطناعي، يمكن للغرسة أن تقدم علاجاً متخصصاً لكل حالة على حدة».

وفي العام الماضي، طوّر باحثون في جامعة نورث وسترن وجامعة تكساس بأوستن في الولايات المتحدة الأميركية، أول غرسة قلبية مصنوعة من «الغرافين»، لعلاج ضربات القلب غير المنتظمة.

وتشبه الغرسة في مظهرها شكل الوشم، وهي أرقُّ من خصلة شعر، وتُعدُّ أنحف غرسة قلبية معروفة حتى الآن، ومع ذلك تعمل مثل منظم ضربات القلب الكلاسيكي، كما أكد فريق الدراسة.


مقالات ذات صلة

الغربيات أقل ثقة بأجسامهن من الصينيات والأفريقيات

صحتك تتعرض النساء لضغوط كبيرة من وسائل الإعلام ليكنّ نحيفات (أ.ف.ب)

الغربيات أقل ثقة بأجسامهن من الصينيات والأفريقيات

أظهرت دراسة جديدة أن النساء البيضاوات أقل ثقةً بأجسامهن من النساء من ثقافات أخرى.

«الشرق الأوسط» (لندن)
صحتك التقنية تكشف التهابات لا تظهر في الفحوصات التقليدية للقلب (جامعة أكسفورد)

تقنية «ذكية» يمكنها تفادي الأزمات القلبية مبكراً

طوّر باحثون في بريطانيا تقنية ذكية وصفوها بأنها «ثورية» لتحديد الأشخاص المعرَّضين لخطر الإصابة بأزمة قلبية مبكراً، وذلك قبل الإصابة بـ10 سنوات.

«الشرق الأوسط» (القاهرة )
يوميات الشرق خمس الأدوية في أفريقيا فشلت في اختبار جودة واحد على الأقل (رويترز)

دراسة: خمس الأدوية في أفريقيا قد تكون دون المستوى أو مزيفة

أشارت دراسة كبرى إلى أن خمس الأدوية في أفريقيا قد تكون دون المستوى المطلوب أو مزيفة، الأمر الذي يدق ناقوس الخطر بشأن مشكلة قد تساهم في وفاة عدد كبير من المرضى.

«الشرق الأوسط» (أديس أبابا)
يوميات الشرق حذرت أبحاث كثيرة من تناول الطعام خلال مشاهدة التلفزيون (رويترز)

هل تناول الطعام أمام التلفزيون مُضِر حقاً؟

أشار تقرير جديد إلى أن تناول الطعام خلال مشاهدة التلفزيون ليس جيداً لنا، بغض النظر عما نأكله.

«الشرق الأوسط» (لندن)
صحتك من المهم الحفاظ على قوة عظامك من أجل حياة أكثر صحة (رويترز)

أفضل 5 أطعمة لصحة عظامك

في حين أن ممارسة الرياضة يمكن أن تساعد بشكل كبير في تقوية العظام، فإن الأطعمة التي يتناولها الناس تلعب دوراً أساسياً أيضاً في هذا الشأن.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)

استلهاماً من الخنافس... روبوتات دقيقة قادرة على الطيران في الأماكن الضيقة

الروبوت الصغير يطير بأجنحة قابلة للفتح والسحب بشكل سلبي (EPFL)
الروبوت الصغير يطير بأجنحة قابلة للفتح والسحب بشكل سلبي (EPFL)
TT

استلهاماً من الخنافس... روبوتات دقيقة قادرة على الطيران في الأماكن الضيقة

الروبوت الصغير يطير بأجنحة قابلة للفتح والسحب بشكل سلبي (EPFL)
الروبوت الصغير يطير بأجنحة قابلة للفتح والسحب بشكل سلبي (EPFL)

في العالم الطبيعي، تختلف آليات الطيران بشكل كبير بين الطيور والخفافيش والحشرات. يستخدم كل منها مجموعة فريدة من العضلات لتشغيل أجنحتها. ومع ذلك، فإن أصغر الحشرات تقدم حالة مثيرة للاهتمام بشكل خاص، مع المناقشات الجارية بين العلماء حول ما إذا كانت تستخدم العضلات على الإطلاق للتحكم في حركات أجنحتها. تقدم الخنافس، على وجه الخصوص، مثالاً رائعاً بآلية طيرانها المعقدة التي تتضمن زوجاً من الأجنحة الأمامية الصلبة، والمعروفة باسم الأجنحة الغمدية، وزوجاً من الأجنحة الخلفية القابلة للطي. في حالة الراحة، يتم طي هذه الأجنحة الخلفية بدقة تحت الأجنحة الغمدية الواقية، وقبل الإقلاع تنفتح الأجنحة الغمدية لإطلاق الأجنحة الخلفية، والتي تتكشف بطريقة معقدة تشبه الأوريجامي.

اكتشاف آلية الجناح السلبي

على الرغم من الأبحاث المكثفة حول نشر الأجنحة الخلفية للخنافس، فإن كيفية تشغيل هذه الأجنحة ظلت لغزاً. في الآونة الأخيرة، توصل فريق من العلماء بقيادة داريو فلوريانو في جامعة «EPFL» السويسرية، إلى اكتشاف رائد. فقد كشفوا أن الأجنحة الخلفية للخنافس يتم نشرها وسحبها بشكل سلبي، بدلاً من أن تعمل بالعضلات كما كان يُفترض سابقاً. وباستخدام كاميرات عالية السرعة ونماذج روبوتية، أثبتوا أن الأجنحة الغمدية تلعب دوراً حاسماً في نشر وسحب الأجنحة الخلفية، في حين تسهل قوى الخفقان فتح الأجنحة. لا يعزز هذا الاكتشاف فهمنا لطيران الخنافس فحسب، بل يحمل أيضاً إمكانات كبيرة لتصميم الروبوتات الدقيقة القادرة على التنقل في الأماكن الضيقة.

المنهجية التجريبية

لكشف هذه الآلية، أجرى باحثو جامعة «EPFL» تجارب دقيقة. فقد قاموا بتثبيت ظهر خنفساء وحيد القرن في جهاز ثابت والتقطوا حركة جناحها بثلاث كاميرات عالية السرعة متزامنة تعمل بسرعة 2000 إطار في الثانية. وكشفت اللقطات أن فتح الأجنحة الغمدية يؤدي إلى إطلاق جزئي للأجنحة الخلفية. عندما تبدأ الخنفساء في رفرفة أجنحتها، ترتفع قاعدة الجناح الخلفي، مما يؤدي إلى فتح الأجنحة بالكامل. اقترح الفريق أن الطاقة المحملة مسبقاً في الأجنحة الخلفية تبدأ في إطلاق الأجنحة الخلفية على شكل «زنبرك»، في حين تكمل القوة الطاردة المركزية الناتجة عن الرفرفة عملية النشر.

خنفساء وحيد القرن أثناء استعدادها للطيران (EPFL)

التحقق من خلال النماذج الروبوتية

للتحقق من صحة نتائجهم، أزال العلماء جناحاً خلفياً واحداً من خنفساء وألحقوه بآلية رفرفة مصممة خصيصاً لتكرار خفقات جناح الخنفساء. من خلال محاكاة تردد رفرفة الخنفساء الذي يبلغ نحو 38 خفقة جناح في الثانية، لاحظوا نفس ارتفاع الجناح وفتحه، مما يؤكد أن العضلات ليست مسؤولة عن العملية. أظهرت تجارب أخرى أن الأجنحة الخلفية، وليست العضلات، هي التي سهلت انكماش الأجنحة بعد الطيران.

الآثار المترتبة على التصميم

تمتد آثار هذا الاكتشاف إلى ما هو أبعد من علم الحشرات إلى مجال الروبوتات. إن فهم آلية النشر والانكماش السلبي لأجنحة الخنافس يمكن أن يلهم تصميم روبوتات دقيقة طائرة أكثر كفاءة. وقد طبق باحثو «EPFL» بالفعل هذه المبادئ لتطوير روبوت دقيق يزن 18 غراماً. يستخدم هذا الروبوت محركاً لتنشيط رفرفة الجناح ونشر الجناح السلبي، مما يسمح له بالإقلاع والطيران والهبوط بسلاسة. تتقلص الأجنحة تلقائياً عند الهبوط دون الحاجة إلى محركات إضافية، مما يجعل الروبوت مناسباً بشكل خاص للتنقل في البيئات المزدحمة والمحدودة.

تأثير أوسع وآفاق مستقبلية

تسلط هذه النتائج الضوء على آفاق الحلول التطورية الطبيعية؛ إذ يتم الاستفادة من تآزر التحكم والتفاعلات المادية لتقليل التعقيد وتوفير الطاقة وتعزيز المرونة. من خلال محاكاة هذه الاستراتيجيات الطبيعية، يمكن للمهندسين إنشاء أنظمة روبوتية أكثر تطوراً وكفاءة.

تمثل الدراسة، التي نُشرت في مجلة «نايتشور» (Nature) خطوة مهمة إلى الأمام في مجال المحاكاة الحيوية وتصميم الروبوتات. وقد تشهد التطورات المستقبلية نشر هذه الروبوتات الصغيرة الحجم في مجموعة متنوعة من السيناريوهات، من عمليات البحث والإنقاذ في مناطق الكوارث إلى الاستكشاف والصيانة في البيئات الخطرة.