إشارات الدماغ تعيد عملية المشي التلقائية لرجل مشلول الأرجل

بعد تطوير باحثين أميركيين نظام «الدماغ ـ الكومبيوتر» التفاعلي

عملية مشي تلقائية للمريض المشلول الرجلين آدم فريتز بمختبر جامعة كاليفورنيا في إرفن (رويترز)
عملية مشي تلقائية للمريض المشلول الرجلين آدم فريتز بمختبر جامعة كاليفورنيا في إرفن (رويترز)
TT

إشارات الدماغ تعيد عملية المشي التلقائية لرجل مشلول الأرجل

عملية مشي تلقائية للمريض المشلول الرجلين آدم فريتز بمختبر جامعة كاليفورنيا في إرفن (رويترز)
عملية مشي تلقائية للمريض المشلول الرجلين آدم فريتز بمختبر جامعة كاليفورنيا في إرفن (رويترز)

نجح علماء أميركيون، ولأول مرة، في تمكين رجل مشلول من منطقة الوسط إلى أسفل أطرافه، من المشي بأوامر أصدرها الدماغ. ووجهت إشارات الدماغ عبر نظام كومبيوتري نحو أقطاب وضعت على رجليه، وأجبرتهما على المشي لمسافة قصيرة. وكان الرجل قد أصيب بالشلل في أطرافه السفلية بعد تعرضه لحادثة أدت إلى حصول أضرار في الحبل الشوكي الذي ينقل إشارات الدماغ إلى الأطراف.

دماغ وأرجل سليمة
وقال باحثون في جامعة كاليفورنيا في إرفن، إن دماغ الرجل ظل يمارس عملية إرسال إشارات تحريك الأطراف بغض النظر عن وصولها أو عدم وصولها إلى أطرافه، كما أن عضلات الأطراف ظلت تنتظر إشارات لتحريكها. ولذلك فقد وظفوا تقنيات الاتصال بين الدماغ والكومبيوتر بهدف إيصال الإشارات التي يرسلها الدماغ نحوه، ثم نحو الأرجل لحفزها على الحركة ثم تحريكها، من دون الحاجة إلى الحبل الشوكي.
ولم يستخدم الباحثون في تجربتهم التي نشرت نتائجها في «مجلة نيرو إنجنيرنغ آند ريهابيلتيشن» المتخصصة في هندسة الأعصاب والتأهيل، أي نظم روبوتية لتحريك رجلي الرجل الشاب الذي هو في العشرينات من عمره.
ونجح الباحثون في الالتفاف على توصيلات الحبل الشوكي المتضررة، وإرسال الإشارات نحو الأقطاب الكهربائية التي ألصقت في منطقة قرب الركبتين بهدف حفز حركة العضلات والتحكم بها. ومع هذا النجاح، فإن الدكتورة آن دو، إحدى المشرفات على الدراسة، أشارت إلى أن تطوير تطبيقات سريرية للمرضى المشلولين بالشكل نفسه تتطلب سنوات من الاختبارات.

مشي تلقائي
وأثبتت الدراسة نجاحا أوليا لمبدأ هذه الفكرة العلمية. ونقلت النشرة الإنجليزية لوكالة «رويترز» عن زوران نينادك، المهندس في الطب البيولوجي المشارك في الدراسة أنها أثبتت أن من الممكن «إعادة عملية المشي التلقائية التي يتحكم بها الدماغ، حتى بعد تعرض الحبل الشوكي للضرر».
وأظهر شريط فيديو نشره الباحثون أن المريض نجح في المشي مسافة 3.6 متر في مختبر «آي موف» بالجامعة، أثناء تعليق الجزء الأعلى من جسمه للحفاظ على انتصاب قامته. وكان ذلك ضروريا لأن المريض ليس لديه أي أحاسيس في رجليه. وكان المريض آدم فريتز قد تعرض إلى إصابات في الحبل الشوكي في حادث اصطدام لدراجته النارية.
وبدأت دراسة الباحثين للمريض قبل خمس سنوات بتدريبه عقليا على التفكير بتحريك رجليه بهدف توليد موجات من المخ ترسل إشارات الحركة. ثم تم رصد هذه الإشارات بواسطة جهاز لتخطيط الدماغ وضع على خوذة مصممة لرأسه. ومن هناك أرسلت الإشارات إلى نظام كومبيوتري لفرز تلك الإشارات الموجهة لتحريك الرجلين وتحويلها إلى إشارات لتحفيز الحركة فيهما.
واختبر الباحثون المريض أولا على نظم الواقع الافتراضي لتحريك أشخاص يظهرون في عروض مرئية، بواسطة إشارات الدماغ. كما أخضع المريض لعمليات تأهيل مكثفة لتقوية عضلات رجليه. ثم مر المريض بتجارب مختبرية لتجربة المشي بينما كان الجزء الأعلى من جسمه معلقا لإسناده. ثم وبعد 20 اختبارا من هذا النوع أجريت التجربة الناجحة التي مشى فيها على الأرض.

أبحاث رائدة
يذكر أن العلماء يمضون في اتجاهين علميين بارزين لتمكين المشلولين من المشي؛ الأول: توظيف النظم الروبوتية المساعدة على المشي. والثاني: زرع الخلايا الجذعية لإنتاج خلايا بديلة للحبل الشوكي المتضرر.
وفي الاتجاه الأول أجريت تجارب كثيرة على عمليات لتوجيه إشارات الدماغ نحو أطراف صناعية روبوتية تحرك رجلي المريض، بينما أجرى باحثون آخرون تجارب لإرسال إشارات الدماغ إلى يد روبوتية لتحريك يد المشلول. وأعلن باحثون من كوريا الجنوبية قبل عدة أيام أنهم وظفوا موجات الدماغ الكهربية لمساعدة مرضى الشلل بعد وضعهم خوذة تفك شفرة موجات المخ الكهربائية لمساعدة المعاقين على الحركة تستخدم بالتكامل مع ما يعرف باسم «الهيكل الصناعي الخارجي الشبيه بالهيكل العظمي» (ايكوسكيليتون). ويقيس الجهاز موجات المخ ويفك شفرتها ويحولها إلى أوامر للتحكم في الحركة.
أما أبحاث زراعة الخلايا الجذعية، فقد أظهرت نجاحا باهرا في تجارب حديثة نشرت نتائجها في أكتوبر (تشرين الأول) الماضي، في دورية «سيل ترانسبلانتيشن» وأجراها أطباء بولنديون وبريطانيون، بعلاج رجل بلغاري مصاب بالشلل من منطقة أواسط صدره وحتى أخمص قدميه، وتمكينه من الشعور بأعضاء الجزء الأسفل من جسمه، بل وإعادة أحاسيسه الجنسية أيضا (انظر «الشرق الأوسط» عدد 22 أكتوبر 2014).
واستخلص الباحثون في تلك التجارب خلايا دائمة التجدد من جوف أنف المريض، تمت تنميتها في المختبر، ثم زرعت في داخل المنطقة المتضررة من العمود الفقري بهدف إصلاح وتجديد الأعصاب فيه، وتمكنت الخلايا من إصلاح جزء تالف منه. وقال البروفسور جيف ريزمان أحد المشاركين في الدراسة إنه يعتقد أن هذه هي أول مرة يتمكن فيها شخص مشلول من تجديد أنسجة عصبية مقطوعة تماما في منطقة العمود الفقري، ثم يتمكن من استعادة إحساسه وحركته.
ويمكن مشاهدة الفيديو على الموقع الإلكتروني:
https://www.youtube.com/watch?v=NUz4ysayhLw



نظام غذائي يحسّن الذاكرة ويقلل خطر الإصابة بالخرف

امرأة تشتري الخضراوات في إحدى الأسواق في هانوي بفيتنام (إ.ب.أ)
امرأة تشتري الخضراوات في إحدى الأسواق في هانوي بفيتنام (إ.ب.أ)
TT

نظام غذائي يحسّن الذاكرة ويقلل خطر الإصابة بالخرف

امرأة تشتري الخضراوات في إحدى الأسواق في هانوي بفيتنام (إ.ب.أ)
امرأة تشتري الخضراوات في إحدى الأسواق في هانوي بفيتنام (إ.ب.أ)

أصبحت فوائد اتباع النظام الغذائي المتوسطي معروفة جيداً، وتضيف دراسة جديدة أدلة أساسية على أن أسلوب تناول الطعام الطازج المدعم بزيت الزيتون يمكن أن يعزز صحة الدماغ من خلال تعزيز بكتيريا أمعاء معينة، وفقاً لصحيفة «نيويورك بوست».

وجد الباحثون في كلية الطب بجامعة تولين الأميركية أن الفئران المعملية التي اتبعت النظام الغذائي المتوسطي طوّرت أنماطاً مختلفة من بكتيريا الأمعاء عن تلك التي التزمت بالنظام الغذائي الغربي.

وجدت الدراسة، التي نُشرت في Gut Microbes Reports، أن التغييرات البكتيرية المرتبطة بالنظام الغذائي المتوسطي أدت إلى تحسن الأداء الإدراكي.

قالت الدكتورة ريبيكا سولش أوتايانو، المؤلفة الرئيسية للدراسة من مركز أبحاث الأعصاب السريرية بجامعة تولين: «لقد علمنا أن ما نأكله يؤثر على وظائف المخ، لكن هذه الدراسة تستكشف كيف يمكن أن يحدث ذلك».

وتابعت: «تشير نتائجنا إلى أن الاختيارات الغذائية يمكن أن تؤثر على الأداء الإدراكي من خلال إعادة تشكيل ميكروبيوم الأمعاء».

النظام الغذائي المتوسطي، الذي تُوج أفضل نظام غذائي على الإطلاق لمدة 8 سنوات متتالية من قبل US News & World Report، قائم على النباتات ويعطي الأولوية للخضراوات والفواكه والحبوب الكاملة والدهون الصحية والمكسرات والبذور مع الحد من اللحوم الحمراء والسكر.

وثبت أن النظام الغذائي المتوسطي يساعد في إنقاص الوزن وتحسين نسبة السكر في الدم وخفض ضغط الدم والكوليسترول. كما ارتبط بانخفاض خطر الإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية والخرف وأنواع معينة من السرطان.

هذه الدراسة الأخيرة في جامعة تولين هي الأولى التي تبحث في العلاقة بين النظام الغذائي المتوسطي والغربي، والميكروبات والوظيفة الإدراكية.

لنمذجة تأثيرات النظام الغذائي خلال فترة حرجة من التطور، استعان الباحثون بفئران. ووجدوا أن الفئران التي تغذت على نظام غذائي متوسطي، مع تناول كميات كبيرة من زيت الزيتون والأسماك والألياف، أظهرت زيادة ملحوظة في البكتيريا المعوية المفيدة مقارنة بتلك التي تناولت نظاماً غذائياً غربياً عالي الدهون ومنخفض الخضار وغني جداً باللحوم.

وقد ارتبطت التحولات البكتيرية في الفئران المتوسطية، التي تضمنت مستويات أعلى من البكتيريا مثل Candidatus Saccharimonas، بتحسن الأداء الإدراكي والذاكرة. وعلى النقيض من ذلك، ارتبطت المستويات المتزايدة من بعض البكتيريا، مثل Bifidobacterium، في الفئران التي اتبعت نظاماً غربياً بضعف وظيفة الذاكرة.

وقد أثبتت دراسات سابقة وجود صلة بين النظام الغذائي الغربي والتدهور المعرفي، فضلاً عن السمنة والقضايا العاطفية والسلوكية.

ولاحظ الباحثون أن مجموعة النظام الغذائي المتوسطي أظهرت أيضاً مستويات أعلى من المرونة المعرفية، أي القدرة على التكيف واستيعاب المعلومات الجديدة، مقارنة بمجموعة النظام الغذائي الغربي.

وتشير الفوائد الواضحة للالتزام بالنظام الغذائي المتوسطي إلى أن التأثيرات المماثلة قد تنعكس على الشباب الذين لا تزال أدمغتهم وأجسامهم في طور النمو.

وقال المؤلف المشارك الدكتور ديميتريوس م. ماراجانوري: «تشير نتائجنا إلى أن النظام الغذائي المتوسطي أو تأثيراته البيولوجية يمكن تسخيرها لتحسين الأداء الدراسي لدى المراهقين أو أداء العمل لدى الشباب».

وتابع: «في حين أن هذه النتائج تستند إلى نماذج حيوانية، إلا أنها تعكس الدراسات البشرية التي تربط النظام الغذائي المتوسطي بتحسين الذاكرة وتقليل خطر الإصابة بالخرف».

واستناداً إلى هذه النتائج، يدعو الباحثون إلى إجراء دراسات بشرية واسعة النطاق للتحقيق في العلاقة بين الوظيفة الإدراكية والنظام الغذائي وبكتيريا الأمعاء.