زرع الدماغ يعطي المرأة الكفيفة الرؤية الاصطناعية في العلم أولاً

بيرنا جوميز ، ترتدي نظارات لاختبار الطرف الاصطناعي. (مركز جون إيه موران للعيون بجامعة يوتا)

سمح زرع 'بدلة بصرية' مباشرة في الدماغ لامرأة كفيفة بإدراك الأشكال والأحرف ثنائية الأبعاد لأول مرة منذ 16 عامًا.

نشر الباحثون الأمريكيون الذين يقفون وراء هذا التقدم الهائل في الأطراف الاصطناعية مؤخرًا نتائج تجاربهم ، وقدموا نتائج يمكن أن تساعد في إحداث ثورة في الطريقة التي نساعد بها أولئك الذين لا يرون البصر مرة أخرى.

في سن 42 ، تطورت بيرنا جوميز اعتلال العصب البصري السام ، وهي حالة طبية ضارة دمرت بسرعة الأعصاب البصرية التي تربط عينيها بدماغها.

في غضون أيام قليلة ، تلاشت وجوه طفلي غوميز وزوجها في الظلام ، ووصلت حياتها المهنية كمدرس للعلوم إلى نهاية غير متوقعة.

بعد ذلك ، في عام 2018 ، في سن 57 ، اتخذ جوميز قرارًا شجاعًا. تطوعت لتكون أول شخص لديه قطب كهربائي صغير مع مائة إبرة مجهرية مزروعة في المنطقة البصرية من دماغها. لن يكون النموذج الأولي أكبر من بنس واحد ، أي ما يقرب من 4 مم في 4 مم ، وسيتم إزالته مرة أخرى بعد ستة أشهر.

على عكس غرسات الشبكية ، والتي يتم استكشافها كوسيلةاستخدام الضوء بشكل مصطنع لتحفيز خروج الأعصاب من الشبكية، هذا الجهاز المعين ، المعروف باسم Moran | Cortivis Prosthesis ، يتجاوز العين والعصب البصري تمامًا ويذهب مباشرة إلى مصدر الإدراك البصري.

بعد خضوعه لجراحة المخ والأعصاب لزرع الجهاز في إسبانيا ، أمضى جوميز الأشهر الستة التالية في الذهاب إلى المختبر يوميًا لمدة أربع ساعات للخضوع للاختبارات والتدريب باستخدام الطرف الاصطناعي الجديد.

قضى الشهرين الأولين إلى حد كبير في جعل جوميز تفرق بين الوخزات العفوية للضوء التي لا تزال تراها أحيانًا في عقلها ، وبقع الضوء التي نتجت عن التحفيز المباشر لطرفها الاصطناعي.

بمجرد أن تتمكن من القيام بذلك ، يمكن للباحثين البدء في تقديم تحديات بصرية حقيقية لها.

عندما تم تحفيز قطب كهربائي في طرفها الاصطناعي ، أبلغت غوميز عن 'رؤية' وخز من الضوء يُعرف باسم الفوسفين. اعتمادًا على قوة التحفيز ، يمكن أن تكون بقعة الضوء أكثر إشراقًا أو باهتة أو بيضاء أو أكثر من نغمة داكنة.

عندما تم تحفيز أكثر من قطبين كهربائيين في وقت واحد ، وجد جوميز أنه من الأسهل إدراك بقع الضوء. بدت بعض أنماط التحفيز وكأنها نقاط متقاربة ، بينما بدت أنماط أخرى أشبه بالخطوط الأفقية.

'أستطيع أن أرى شيئًا!' جوميز مصيح عند إلقاء نظرة خاطفة على خط أبيض في دماغها في عام 2018.

كانت الخطوط الرأسية هي الأصعب على الباحثين في تحريضها ، ولكن بحلول نهاية التدريب ، كان جوميز قادرًا على التمييز بشكل صحيح بين الأنماط الأفقية والرأسية بدقة تصل إلى 100 بالمائة.

صفيف القطب الكهربائي في ولاية يوتا في العمل. (مركز جون إيه موران للعيون بجامعة يوتا)

'علاوة على ذلك ، ذكر الموضوع أن الإدراك كان له أشكال أكثر استطالة عندما قمنا بزيادة المسافة بين الأقطاب الكهربائية المحفزة ،' اكتب في ورقتهم .

'هذا يشير إلى أن حجم ومظهر الفوسفين ليس فقط دالة لعدد الأقطاب الكهربائية التي يتم تحفيزها ، ولكن أيضًا لتوزيعها المكاني ...'

بالنظر إلى هذه النتائج الواعدة ، تم استخدام الشهر الأخير من التجربة للتحقق مما إذا كان بإمكان جوميز 'رؤية' الحروف باستخدام طرفها الاصطناعي.

عندما تم تحفيز ما يصل إلى 16 قطبًا كهربائيًا في نفس الوقت بأنماط مختلفة ، تمكنت Gomez من التعرف بشكل موثوق على بعض الأحرف مثل I و L و C و V و O. حتى أنها تمكنت من التفريق بين الأحرف الكبيرة O والحروف الصغيرة o.

لا تزال أنماط التحفيز اللازمة لبقية الأبجدية غير معروفة ، لكن النتائج تشير إلى أن الطريقة التي نحفز بها الخلايا العصبية بأقطاب كهربائية في الدماغ يمكن أن تخلق صورًا ثنائية الأبعاد.

اشتمل الجزء الأخير من التجربة على ارتداء جوميز لنظارات خاصة مزودة بكاميرا فيديو مصغرة. قامت هذه الكاميرا بمسح الأشياء أمامها ثم حفزت مجموعات مختلفة من الأقطاب الكهربائية في دماغها عبر الطرف الاصطناعي ، وبالتالي إنشاء صور مرئية بسيطة.

سمحت النظارات في النهاية لجوميز بالتمييز بين الحدود المتناقضة للأشرطة السوداء والبيضاء على الورق المقوى. يمكنها حتى العثور على موقع مربع أبيض كبير على النصف الأيسر أو الأيمن من شاشة الكمبيوتر. كلما مارست جوميز ، زادت سرعتها.

النتائج مشجعة ، لكنها موجودة فقط لموضوع واحد على مدار ستة أشهر. قبل أن يصبح هذا النموذج الأولي متاحًا للاستخدام السريري ، يجب اختباره بين العديد من المرضى لفترات أطول بكثير.

قامت دراسات أخرى بزرع نفس مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة ، المعروفة باسم مصفوفات أقطاب يوتا ، في أجزاء أخرى من الدماغ للمساعدة في التحكم في الأطراف الاصطناعية ، لذلك نحن نعلم أنها آمنة على المدى القصير على الأقل. لكن لا يزال الوقت مبكرًا بالنسبة للتكنولوجيا ، والتي تنطوي على مخاطر ثابتة انخفاض في الوظائف خلال بضعة أشهر فقط من العملية.

بينما يعمل المهندسون على تعزيز موثوقية الأجهزة ، ما زلنا بحاجة إلى معرفة كيفية برمجة البرنامج الذي يفسر المدخلات المرئية بالضبط.

في العام الماضي ، باحثون في كلية بايلور للطب في هيوستنأدخل جهازًا مشابهًافي جزء أعمق من القشرة البصرية. من بين خمسة مشاركين في الدراسة ، ثلاثة منهم كانوا مبصرين واثنان منهم عميان ، وجد الفريق أن الجهاز ساعد المكفوفين على تتبع أشكال الحروف البسيطة مثل W و S و Z.

في حالة جوميز ، لم يكن هناك دليل على تسبب الجهاز في الموت العصبي ، أو نوبات الصرع ، أو غيرها من الآثار الجانبية السلبية ، وهي علامة جيدة ، وتشير إلى أنه يمكن استخدام التحفيز الدقيق بأمان لاستعادة الرؤية الوظيفية ، حتى بين أولئك الذين عانوا من أضرار لا رجعة فيها. لشبكية العين أو الأعصاب البصرية.

'أحد أهداف هذا البحث هو إعطاء الشخص الكفيف مزيدًا من الحركة' ، يقول مهندس بيولوجي ريتشارد نورمان من جامعة يوتا.

يمكن أن يسمح لهم بالتعرف على الشخص أو المداخل أو السيارات بسهولة. يمكن أن تزيد من الاستقلال والسلامة. هذا ما نعمل من أجله.

في الوقت الحالي ، يبدو أنه لا يمكن إرجاع سوى شكل بدائي جدًا من الرؤية باستخدام الأطراف الاصطناعية البصرية ، ولكن كلما درسنا الدماغ وهذه الأجهزة بين الأشخاص المكفوفين والمبصرين ، كان من الأفضل لنا اكتشاف كيف يمكن أن تتكاثر أنماط معينة من التنبيه. صور مرئية أكثر تعقيدًا.

ربما في يوم من الأيام ، سيتمكن مرضى آخرون في المستقبل من تتبع الأبجدية بأكملها باستخدام هذا الطرف الاصطناعي بسبب ما فعله جوميز. أربعة مرضى آخرين اصطفوا بالفعل لتجربة الجهاز.

'أعلم أنني أعمى ، وأنني سأظل أعمى دائمًا ،' جوميز قال في بيان قبل بضع سنوات.

لكنني شعرت أنني أستطيع أن أفعل شيئًا لمساعدة الناس في المستقبل. ما زلت أشعر بهذه الطريقة.

تم إدراج اسم جوميز كمؤلف مشارك على الورقة لكل رؤيتها وعملها الشاق.

تم نشر الدراسة في مجلة التحقيقات السريرية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.