المستقبل بدأ الآن: كيف تُغيّر الأطراف الصناعية الحيوية قواعد اللعبة لفاقدي الأطراف

مع بلوغ الهندسة والتكنولوجيا آفاقًا جديدة من التقدّم، ابتكر العلماء طريقة لربط الأجهزة الإلكترونية الحيوية بالأنظمة العضلية والعصبية عبر إشارات كهربائية. وأكثر الطرق شيوعًا التي يمكن استخدامها لتحقيق هذا التآزر بين حركات جسم الإنسان والأطراف الاصطناعية الحيوية هي نظام تحكّم EMG الذي يستخدم معالجة الإشارات الحيوية لتعزيز التحكم باليد. تُستخدم إشارات EMG لتفسير الشدة والحركة المطلوبة، ثم تُستخدم بعد ذلك للتحكم في Zeus. وتتيح هذه الإشارات للمستخدم فتح اليد وإغلاقها، إلى جانب تغيير أنماط القبضة والسرعة التي تعمل بها اليد. 

ومن الأساليب الأخرى التي اكتسبت شعبية طريقة إعادة التعصيب العضلي الموجّه، وقد استُخدمت بنجاح في حالة جيسي سوليڤان، وهو عامل سابق في خطوط الكهرباء فقد ذراعيه كلتيهما فوق المرفق في حادث. وفي عام 2001، خضع سوليڤان لجراحة TMR لإعادة توجيه الأعصاب من ذراعيه المبتورتين إلى عضلات صدره. وقد أتاح له ذلك التحكم في زوج من الأذرع الروبوتية يُطلق عليهما نظام DEKA Arm System. يستخدم نظام DEKA Arm System حساسات لاكتشاف الإشارات الكهربائية الصادرة من عضلات صدر سوليڤان، والتي تُترجم بعد ذلك إلى حركات للأذرع الروبوتية. وباستخدام هذا النظام، تمكن سوليڤان من أداء مجموعة متنوعة من المهام التي كانت مستحيلة سابقًا مع الأطراف الاصطناعية التقليدية، مثل استخدام سكين لتقطيع طماطم واستخدام مثقاب لعمل ثقب في جدار.  وقد أظهر نجاح سوليڤان مع نظام DEKA Arm System الإمكانات الكبيرة لإجراء TMR والأطراف الاصطناعية الحيوية في تحسين حياة مبتوري الأطراف وتزويدهم بقدر أكبر من الاستقلالية والوظائف.   

ورغم فعاليتهما الكبيرة إلى حد بعيد في نهجهما، فإن هاتين الطريقتين تفشلان في توفير شيء أساسي جدًا للتجربة الإنسانية - اللمس. ويُلبَّى هذا الاحتياج عبر المنهجية الثالثة والأخيرة - الربط العصبي المباشر. إذ تُوصَل الأعصاب المتبقية بعد البتر مباشرةً بواجهات عصبية قابلة للزرع، مع استقبال الإشارات الحسية بواسطة أقطاب عصبية. يحتوي هذا الجهاز على حساسات تولّد إشارات كهربائية، ثم تُنقَل لاحقًا إلى الأعصاب. وهكذا يشعر المريض وكأن لديه «طرفًا وهميًا»، يؤدي وظائف الجزء المبتور. كما أن توليد الإحساس من حساسات اللمس الاصطناعية يتيح للمريض تجربة اللمس والتعرّف إلى الملمس.

وبصفته التصميم الأكثر تطورًا في مجال الأطراف الاصطناعية الحيوية، استُخدم الربط العصبي المباشر بنجاح في حالة جوني ماثيني، وهو مبتور الأطراف فقد ذراعه اليسرى بسبب السرطان.

خضع ماثيني لإجراء جراحي ثوري في عام 2015، تضمّن بتر ذراعه واستبدالها بذراع حيوية متصلة مباشرةً بالأعصاب في الطرف المتبقي. وأجرى العملية باحثون في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز، الذين طوّروا تقنية مبتكرة تُسمى Modular Prosthetic Limb (APL).  ويمكن للذراع أداء نطاق واسع من الحركات المعقدة، مثل الإمساك بالأشياء والتعامل معها بأشكال وأحجام مختلفة. 

بعد الجراحة، أمضى ماثيني عدة أشهر في التدريب على استخدام ذراعه الحيوية الجديدة. وقد خضع لإعادة التعصيب العضلي الموجّه (TMR)، حيث أُعيد توجيه الأعصاب التي كانت تتحكم في عضلات ذراعه المبتورة إلى عضلات قريبة ما زالت تعمل. وقد أتاح له ذلك استخدام أعصابه المتبقية للتحكم بالطرف الاصطناعي. وتمكن ماثيني من أداء مهام كانت مستحيلة سابقًا مع الأطراف الاصطناعية التقليدية. وتمثل تقنية الربط العصبي المباشر لدى ماثيني اختراقًا مهمًا في مجال الأطراف الاصطناعية الحيوية، وتمهّد الطريق لأطراف أكثر تقدّمًا يمكن التحكم بها بشكل حدسي. وقصته ملهمة، وتُظهر أنه مع العزيمة وتطوّر التكنولوجيا المتقدمة، يمكن للأشخاص ذوي الإعاقة تحقيق إنجازات مذهلة.

هذه ليست إلا واحدة من قصص عديدة كانت ستبدو غير قابلة للتصديق. والآن، أصبح دمج الأطراف الاصطناعية الحيوية بالإنسان أقرب من أي وقت مضى. وبمساعدتها للمبتورين على استعادة قدراتهم المفقودة، تُعد الأطراف الحيوية بشائر أمل: وشهادات على صمود الإنسان وابتكاره.

{{cta('88b1c064-ec1f-40e3-bc65-4a3e7aecd402')}}