فناوری شفا می دهد

پیشرفت فناوری اکنون به روزنه هایی سرک می کشد که شاید روزگاری تنها آرزویی در دل بشر بود ظاهرا رفع برخی نواقص جسمانی که شاید در گذشته ای نه چندان دور مشکلاتی لاعلاج تصور می شد, در پرتو همین پیشرفت ها رفته رفته به مساله ای باورپذیر تبدیل می شود خبرهای خوشی که مطمئنا تلخکامی زندگی را در آینده, البته شاید نه چندان نزدیک, برای بسیاری از ناتوانان به شادکامی دائمی تبدیل سازد روزگاری که برای شفای نابینایی و ناشنوایی از دستان علم نیز کارهای بزرگی برآید

پیشرفت فناوری اکنون به روزنه‌هایی سرک می‌کشد که شاید روزگاری تنها آرزویی در دل بشر بود. ظاهرا رفع برخی نواقص جسمانی که شاید در گذشته‌ای نه‌چندان دور مشکلاتی لاعلاج تصور می‌شد، در پرتو همین پیشرفت‌ها رفته رفته به مساله‌ای باورپذیر تبدیل می‌شود. خبرهای خوشی که مطمئنا تلخکامی زندگی را در آینده، البته شاید نه‌چندان نزدیک، برای بسیاری از ناتوانان به شادکامی دائمی تبدیل سازد. روزگاری که برای شفای نابینایی و ناشنوایی از دستان علم نیز کارهای بزرگی برآید.

● صرع

سال‌های سال، آزمون‌های بزرگ کلینیکی افراد مبتلا به صرع را با استفاده از روشی که به تحریک عمیق مغزی معروف است درمان کرده‌اند: آرایه‌هایی الکترودی از طریق جراحی در مغز کاشته می‌شود که می‌تواند علائم حمله صرع را دریافت کند و آن را با یک شوک الکتریکی متوقف سازد. مطابق آخرین نتایج، این فناوری پس از پنج سال حملات صرع را حدود ۶۹ درصد کاهش می‌دهد.

خانم تریسی کوی، مهندس بیومدیکال در دانشگاه پیتسبورگ، امیدوار است وضع از این هم بهتر شود. گروه همکار او الکترودی را طراحی کرده‌اند که هم پالس‌های الکتریکی و هم داروهای ضدحملات صرع را به سلول‌های هدف خواهد رساند. او می‌گوید: «از آنجا که بخوبی می‌دانیم دارو باید در کجا عمل کند، به مقدار زیادی دارو نیاز نداریم.»

این گروه تحقیقاتی، طی فرآیندی تخصصی، الکترودهایی فلزی ساخته‌اند که پوشش پلیمری بسیار نازک آغشته به دارو دارد. آن گاه این الکترودها را در ظرف کشت سلول‌های عصبی موش قرار داده‌اند. هنگامی که جریان الکتریکی را برقرار کرده‌اند، پوشش پلیمری دارو را آزاد کرده و به این ترتیب سلول‌های عصبی اطراف الکترود را تحت تاثیر قرار داده است. خوشبختانه این پژوهشگران توانسته‌اند نتایج مشابهی را در سلول‌های عصبی مغز موش‌های زنده نیز به دست آورند. گام بعدی این برنامه تحقیقاتی آزمایش این روش بر موش‌های مبتلا به صرع است. اگر این آزمایش نیز به نتیجه مطلوبی بینجامد، روند طولانی‌مدت اخذ تائیدیه‌های رسمی برای استفاده از این روش در مغز انسان نیز آغاز خواهد شد.

«سد خونی مغز» یک سد محافظتی در برابر ورود هر گونه مواد غیرضروری موجود در جریان خون به بافت و سلول‌های مغز است. این سد محافظتی یک سازوکار هوشمند و خودکار است و نقش بسیار موثری در حفظ سلامت مغز به عهده دارد، اما به دلیل عملکرد بسیار سختگیرانه‌اش، مانع رسیدن بیشتر داروها از طریق جریان خون به سلول‌های عصبی مغز می‌شود و به این ترتیب این داروها را بی‌اثر می‌سازد.

اما خوشبختانه مکانیسم انتقال دارو از طریق الکترودها بر این مشکل فائق آمده و حتی می‌تواند در درمان بیماری‌های دیگر مغزی نیز مورد استفاده قرار گیرد. خانم تریسی کوی معتقد است می‌توان این الکترودها را به هر نوع ماده دارویی متشکل از ریزمولکول‌ها، مانند دوپامین یا انواع مسکن‌ها، آغشته کرد و در درمان بیماری‌هایی نظیر پارکینسون، دردهای مزمن یا حتی اعتیاد به مواد مخدر به کار گرفت.

● زوال عقل

زوال عقل یکی از معروف‌ترین و در عین حال ناگوارترین اختلالات مغزی است. این بیماری به بسیاری از کارکردهای شناختی مغز آسیب می‌رساند. متاسفانه این کارکردها از اهمیت فوق‌العاده زیادی برخوردارند زیرا انسان بودن ما وابسته به صحت آنهاست. کارکردهایی مانند حافظه، تصمیم‌گیری، زبان و استدلال و تفکر منطقی. بیماری‌های آلزایمر، هانتینگتون و پارکینسون همگی به زوال عقل منجر می‌شوند. به‌علاوه گاهی موارد دیگری مانند تصلب بافت‌ها، ایدز و حتی روند طبیعی پیر شدن نیز در بروز این بیماری دخیل هستند.

تئودور برگر، مهندس بیومدیکال از دانشگاه جنوب کالیفرنیا، امیدوار است بتواند به کمک تجهیزات بسیار کوچکی که در بخش کورتکس پیشانی مغز کاشته می‌شود، به حذف علائم بیماری زوال عقل کمک کند.

کورتکس پیشانی بخشی از مغز است که درست پشت استخوان پیشانی جمجمه قرار دارد و ناحیه‌ای بسیار اساسی در کارکردهای شناختی سطح بالا در مغز به شمار می‌رود. تئودور برگر و همکارانش تجهیزات ابداعی خود را در جریان یک بازی ذهنی روی پنج میمون آزمایش کرده‌اند.

این تیم نخست یک آرایه الکترودی را در مغز میمون‌ها کاشتند به گونه‌ای که می‌توانست از لایه‌های ۳‌/‌۲ و ۵ کورتکس پیشانی اطلاعاتی را ثبت و لایه ۵ را تحریک کند. پیام‌های عصبی که با سرعت بسیار زیاد بین این نواحی رد و بدل می‌شوند مربوط به مقوله‌های «توجه» و «تصمیم‌گیری» هستند. اعضای گروه پس از کاشت آرایه الکترودی در مغز میمون‌ها به آنها یک بازی کامپیوتری آموختند. در این بازی به میمون‌ها یک تصویر کارتونی، مانند کامیون و شیر نشان داده می‌شد و آنها باید ۹۰‌ثانیه بعد همان تصویر را از میان تصاویر یک تابلو انتخاب می‌کردند.

این دانشمندان نخست به تحلیل پیام‌هایی الکتریکی پرداختند که هنگام پاسخ صحیح میمون‌ها میان دو لایه ۳‌/‌۲ و ۵ مغزشان رد و بدل می‌شد. در آزمایش بعدی، اعضای گروه درست پیش از آن که میمون‌ها جواب را انتخاب کنند، از طریق آرایه الکتریکی پیام مربوط به پاسخ درست را به مغزشان ارسال کردند. به این ترتیب نمره میمون‌ها در بازی ده درصد افزایش یافت. این کار حتی می‌توانست در یک مغز آسیب‌دیده نتایج بهتری حاصل کند. هنگامی که میمون‌ها همین بازی را پس از دریافت مقدار کمی کوکائین انجام دادند، نتایج کارشان حدود ۲۰ درصد کاهش یافت، اما تحریک الکتریکی در همین حالت توانست قابلیت‌شان را دوباره سر جای طبیعی‌اش بازگرداند.

زوال عقل مدارهای بسیار پیچیده‌تری از مدارهای میان این دو لایه از مغز را درگیر می‌سازد، اما به محض این که دانشمندان دریابند این بیماری چگونه عمل می‌کند، گاه شاید بتوانند چند آرایه الکترودی را در نواحی لازم در مغز بکارند.

● نابینایی

میلیون‌ها نفر در سراسر جهان به دلیل آسیب‌دیدگی سلول‌های گیرنده نور در شبکیه، سوی چشم خود را از دست داده‌اند. این سلول‌ها که به سلول‌های میله‌ای و مخروطی معروفند، نقشی اساسی در فرآیند «دیدن» بازی می‌کنند: آنها نوری را که به چشم وارد می‌شود به امواجی الکتریکی تبدیل می‌کنند که مغز این امواج را به صورت «تصویر» تفسیر می‌کند.

در سال‌های اخیر، آرایه‌هایی الکترودی ساخته شده که در چشم کاشته می‌شود و در کنار سلول‌های آسیب‌دیده قرار می‌گیرد و به جای آنها ایفای نقش می‌کند. در کنار این الکترود‌ها، یک ریزپردازنده، اطلاعات دریافتی از یک دوربین ویدئویی را به پیام‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این پیام‌ها شبکیه را تحریک می‌کند. این سیستم تا کنون در آزمایش‌های کلینیکی توانسته است بخشی از بینایی افراد نابینا را به آنها بازگرداند. آنها از این طریق توانسته‌اند اشیاء را از هم تشخیص دهند و حتی در مواردی نوشته‌های بسیار درشت را بخوانند، اما این آرایه‌های الکتریکی مشکل بزرگی دارند: آنها تنها معدودی از سلول‌های شبکیه، یعنی چیزی حدود ۶۰ سلول از صد هزار سلول را تحریک می‌کنند و به همین دلیل وضوح دید بسیار محدودی برای فرد نابینا پدید می‌آورند.

اما از سوی دیگر، در ژن‌درمانی می‌توان به جای هزاران سلول آسیب‌دیده از سلول‌های سالم استفاده کرد. در این روش که توسط شرکت رتروسنس آمریکا در دست بررسی و تکمیل است، لایه‌ای از شبکیه را که شامل سلول‌های عصبی معروف به «گانگلیون» است به کار می‌گیرند. این سلول‌ها معمولا پیام‌های الکتریکی را از سلول‌های میله‌ای و مخروطی شبکیه به مغز منتقل می‌کنند، اما محققان شرکت رتروسنس ژنی را در شبکیه می‌کارند که سلول‌های گانگلیون را به نور حساس می‌کند. به این ترتیب این سلول‌ها نقش سلول‌های دریافت‌کننده نور را بازی خواهند کرد. دانشمندان تاکنون موفق شده‌اند این فناوری را روی جوندگان و میمون‌ها آزمایش کنند. بررسی‌های انجام شده روی موش‌ها نشان می‌دهد این شیوه ژن‌درمانی به آنها کمک می‌کند لبه سکویی را که نزدیک آن قرار دارند تشخیص دهند. این شرکت قرار است سال آینده این فناوری را روی ۹ بیمار نابینای مبتلا به بیماری «رتینیس پیگمنتوزا» (یا از هم گسیختگی شبکیه) آزمایش کند. برخلاف کاشت آرایه‌های الکترودی که نیاز به یک جراحی تمام‌عیار دارد، در ژن‌درمانی مورد نظر تنها چند دقیقه زمان لازم است و نیاز به بیهوشی بیمار نیست و تنها با بی‌حسی موضعی کار تزریق ژن‌ها انجام خواهد شد. پیتر فرانسیس، رئیس بخش پزشکی شرکت رتروسنس می‌گوید: «درست است که سلول‌های گانگلیون، مورد استفاده در ژن‌درمانی، درست مثل سلول‌های سالم شبکیه پیام‌ها را کدگذاری نمی‌کنند، اما احتمالا مغز انسان خواهد توانست خودش را با این پیام‌ها سازگار کند.»

● ناشنوایی

پس از ۲۵ سال، به بیش از ۳۰ هزار فرد مبتلا به ناشنوایی یک سیستم کاشتنی الکترونیک عرضه شده که به جای بخش حلزونی گوش نقش ایفا خواهد کرد. بخش حلزونی یک بخش مارپیچ در گوش داخلی است که سلول‌هایش امواج صوت را به پیام‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. این ابزار مانند یک میکروفن عمل می‌‌کند. به عبارت دیگر اصوات را از محیط دریافت کرده و آنها را به اعصاب شنوایی می‌‌رساند. این اعصاب هم آنها را به مغز منتقل می‌‌کنند.

اما کاشتن این حلزون الکترونیک در گوش نمی‌‌تواند به آن ۱۰ درصد از افرادی که شنوایی خود را به دلیل آسیب‌‌دیدگی اعصاب شنوایی از دست داده‌‌اند، کمک کند. خوشبختانه برای این گروه از افراد، دانشمندان بریتانیایی روشی یافته‌‌اند که با استفاده از سلول‌‌های بنیادی می‌‌تواند اعصاب شنوایی را به آنها بازگرداند.

این پژوهشگران سلول‌‌های بنیادی جنینی انسان را در معرض عوامل رشد قرار داده‌‌اند. این عوامل رشد سلول‌‌های بنیادی فوق را واداشتند که به ماده اولیه تشکیل اعصاب شنوایی تغییر شکل دهند. سپس این پژوهشگران حدود ۵۰ هزار از این سلول‌‌ها را به بخش حلزونی گوش در موش‌‌های صحرایی تزریق کردند که اعصاب شنوایی‌‌شان آسیب‌ دیده بود. (از آنجا که محدوده شنوایی موش صحرایی شبیه محدوده شنوایی انسان است، اغلب این جانوران را به‌عنوان مدلی از مساله شنوایی و ناشنوایی انسان به کار می‌‌برند). سه ماه پس از این کار، حدود یک‌‌سوم اعصاب شنوایی این موش‌‌ها احیا شد. به این ترتیب شنوایی این جانوران به طور متوسط حدود ۴۶ درصد بهبود یافت.

باید سال‌‌ها بگذرد تا فنا‌وری به جایی برسد که بتوانیم این روش را بر انسان‌‌ها نیز آزمایش کنیم. با این حال پژوهشگران می‌‌گویند، به محض انجام چنین آزمایش‌‌هایی می‌‌توانیم امیدوار باشیم که نه‌تنها افراد مبتلا به آسیب‌‌دیدگی اعصاب شنوایی بلکه مبتلایان به اختلالاتی گسترده‌‌تر نیز بتوانند از این شیوه بهره ببرند.

● فناوری در خدمت درمان ناتوانی جسمانی

سال گذشته، آزمایش‌های کلینیکی در زمینه کاشت الکترود در مغز آرزوهای بزرگ مصدومان نخاعی را یک گام به تحقق نزدیک کرد. دو نفر که از ناحیه دست فلج هستند در ذهن خود تصور کردند یک فنجان قهوه را برمی‌دارند. آرایه‌های الکترودی این دستورات عصبی را در همان زمان کدگذاری کرده و به یک دست رباتیک فرستاد؛ این دست نیز مطابق دستور فنجان قهوه را به لب‌های این افراد رساند.

اما برای حرکت دست و پای فلج، درست مانند حرکت دست و پای واقعی، مغز علاوه بر سیستم فوق باید بتواند پیام‌های حسی حاصل از لمس کردن را نیز دریافت کند. میگوئل نیکوللیس، مهندس بیومدیکال دانشگاه دوک، اکنون به اثبات رسانده است که به لحاظ نظری سیستم واسطه بین مغز و کامپیوتر که در این آزمایش‌ها به کار رفته است، می‌تواند این شرایط را فراهم آورد.

برای آزمایش این مساله، نیکوللیس و همکارانش الکترودهایی را در دو ناحیه مغزی در میمون‌ها کاشتند: یکی در مرکز کنترل حرکت در مغز و دیگری مرکز تفسیر پیام‌های حاصل از لمس کردن اشیاء. آنگاه میمون‌ها به انجام یک بازی کامپیوتری پرداختند که در آن باید حرکات یک دست مجازی را کنترل می‌کردند: نخست با استفاده از یک دسته فرمان بازی‌های کامپیوتری (یا همان جوی استیک معروف) و در نهایت صرفا با تصور حرکات دست. این بازو می‌توانست سه دایره خاکستری ظاهرا یکسان را لمس کند، اما هر یک از این دایره‌ها «بافت» مجازی متفاوتی از دو دایره دیگر داشت و به همین دلیل الگوهای الکتریکی متفاوت و مجزایی به مرکز تفسیر پیام‌های لامسه در مغز می‌فرستاد. این میمون‌ها آموختند بافتی را انتخاب کنند که با انتخاب آن جایزه دریافت می‌کردند. این آزمایش ثابت می‌کند این الکترودهای کاشتنی، هم می‌توانند پیام‌های عصبی را ارسال و هم آنها را دریافت کنند.

امسال (سال ۲۰۱۳) پژوهشی در برزیل توانایی این روش را روی ده تا ۲۰ مصدوم نخاعی برای به کنترل در آوردن یک عضو مصنوعی رباتیک بررسی خواهد کرد. نیکوللیس که از هواداران پروپاقرص فوتبال برزیل است، برنامه زمانی دقیقی را برای همکاران خود تنظیم کرده است: او ائتلافی غیرانتفاعی میان چند شرکت ایجاد کرده که «طرح دوباره راه رفتن» نام دارد و برنامه‌اش قابلیت بخشیدن به یک مرد برای به حرکت درآوردن پاهای رباتیک بوده و قرار است این فرد در جام جهانی ۲۰۱۴ برزیل در سائوپائولو در نخستین بازی جام، ضربه آغاز این بازی‌ها را با همین پاها به توپ بزند.

مترجم: مسعود ایثاری

منبع: پاپیولار ساینس