شرائح دماغية تنبئ بخيارات جديدة في مواجهة أمراض مستعصية

أوتاوا – ربما تغير أجهزة إلكترونية دقيقة حياة الملايين من مرضى باركنسون والصرع في مستقبل قريب بعد نجاح زراعتها في الادمغة لمعالجة الاضطرابات عن طريق عملية تشبه "اعادة تشغيل كومبيوتر" تعرض لمشاكل.

وطور باحثون من جامعة "تورونتو" الكندية، أجهزة تعتمد على الذكاء الاصطناعي من خلال رصد الأنشطة غير الطبيعية؛ ما يرفع مستوى أمان زراعتها ويوجه عملها بطريقة ذكية.

وقال الأستاذ الدكتور شيلين ليو، المشارك في الدراسة "تتواصل الخلايا العصبية في الدماغ مع بعضها بواسطة الإشارات الكهربائية، ويمكن تحفيزها بواسطة الأجهزة الإلكترونية لعلاجها بطريقة مشابهة لجهاز تنظيم ضربات القلب".

وأضاف "عند تعرض المريض لنوبة صرع أو رجفة مرضية، تحاول الأجهزة تحفيز الدماغ لإعادة الخلايا العصبية إلى العمل بطريقة طبيعية".

وتابع "تقوم الأجهزة بإشعال وإطفاء الخلايا العصبية، بما يشبه إعادة تشغيل الكمبيوتر"، وفقًا لموقع ميديكال إكسبريس.

ونجح الباحثون في دمج الأجهزة العصبية ضمن شرائح سيليكون دقيقة، من خلال طريقة تصنيع مماثلة لصناعة الشرائح الإلكترونية المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية.

واستطاع الباحثون تصغير أحجام الأجهزة وتقليل استهلاكها للطاقة؛ ما يسمح بتقليل خطر عملية الزراعة في الدماغ واستخدامها على المدى الطويل.

وقال ليو "صممنا أجهزة دقيقة جديدة من خلال استخدام تقنيات تصميمية عالية الدقة"، وحاول الباحثون سابقًا زيادة قدرات الذكاء الاصطناعي لرفع كفاءة الأجهزة الطبية وتقليل الآثار الجانبية للتحفيز الزائد.

واستخدم الفريق خوارزميات تعتمد على التعلم العميق، تستخرج معلومات من مجموعات البيانات الجديدة، وتسمح بكشف مؤشرات حيوية خفية تهملها النماذج التقليدية المستخدمة سابقًا.

وأوضح ليو "تنتج معظم أجهزة التحفيز العصبي الحالية إشارات كهربائية بمعدل ثابت، في حين نستطيع تشغيل أجهزتنا في الوقت المناسب عند الحاجة إليها فقط".

ولكن القدرة الحسابية المرتفعة لنماذج التعلم العميق تجعل دمجها في الأجهزة العصبية من التحديات الصعبة التي تواجه التقنية الجديدة، ويجب أن تحدث المعالجة بالكامل ضمن الشرائح الإلكترونية الدقيقة.

ولحل المشكلة، طور الباحثون نماذج التعلم العميق لتتوافق مع الحالة المختلفة لكل مريض.

وأشار ليو إلى أن التقنية قابلة للتوظيف في مجال واسع من التطبيقات المتعلقة بعلاج الاضطرابات العصبية، علمًا أن نحو مليار شخص حول العالم يعاني من اضطراب دماغي.

وأكد "الكثير من الناس يعانون من مستويات مختلفة من اضطرابات النوم، ونحن ندرس تقنيات التعديل العصبي لتحسين نوعية النوم من خلال تعزيز أو تثبيط إيقاعات معينة في الدماغ".

يشار الى ان مرض باركنسون المعروف ايضا باسم الشلل الارتعاشي هو اضطراب تنكسي في الجهاز العصبي المركزي الذي يؤثر بشكل رئيسي على الجهاز الحركي، وتبدأ الأعراض ببطء في بداية المرض، أكثر الأعراض وضوحاً هي الرعاش، التقبض، نقص الحراك وتشوه المشية، كما  قد تحدث مشاكل التفكير والسلوك أيضا. كما يصبح الخرف شائعا في المراحل المتقدمة من المرض.