بازیابی حرکتی اندام‌های بیماران قطع نخاعی با آرایه الکترودی USEA

توانایی ایجاد ارتباط دوباره میان مغز و اندام‌ها پس از آسیب نخاعی تا چند سال پیش یک رویا بود اما اکنون به واقعیت پیوسته است. هم‌اکنون، گروهی از پژوهشگران دانشگاه ایالتی اورگان (Oregon State University) روی بازیابی حرکت اندام‌های بیماران آسیب نخاعی کار می‌کنند. آن‌ها از آرایه‌های کوچکی شامل الکترودهای کاشتنی استفاده می‌کنند.

دو نمونه از آرایه الکترودی Utah که به بازیابی حرکت اندام‌های فلج کمک می‌کنند.

گروه پژوهشی قابلیت ایمپلنت‌ها را در یک گربه به نمایش گذاشته‌‌اند و نشان دادند که این روش نه تنها برای بیماران آسیب نخاعی بلکه برای افراد با اندام مصنوعی امیدبخش خواهد بود.

پژوهشگران دانشگاه اورگان بر این باورند که در اغلب نمونه‌های فلج، مغز و ماهیچه‌ها و اعصاب هنوز سالم هستند و تنها ارتباط میان مغز با آن‌ها در طناب نخاعی قطع شده است. از آن‌جا که عصب‌ها در نخاع قابل ترمیم نیستند بهترین راه‌حل برای بازیابی حرکت، پیداکردن مسیری برای برقراری ارتباط میان مغز و اندام‌ها است.

در این روش پالس‌های الکتریکی کنترل‌شده با استفاده از آرایه الکترودی صدتایی با مساحت ۱۶ میلی‌مترمربع با دقت به ماهیچه‌های خم‌کننده (plantar-flexor) زانوی یک گربه بیهوش ارسال کردند. این آرایه الکترودی به نام (Utah Slanted Electrode Array) شناخته می‌شود. آرایه ارتباط میان لایه‌های متفاوت اعصاب را برقرار می‌کند و در بخش عصب‌های ماهیچه زانوی گربه قرار داده می‌شود.

سپس الکترود به یک کنترل‌کننده بهینه PIV متصل می‌شود تا فرآیند ارسال پالس‌های الکتریکی را انجام دهد. کنترل‌کننده PIV نوعی سرووموتور است که می‌تواند خروجی دقیق تولید کند. پژوهشگران با کمک کنترل‌کننده PIV توانستند پالس‌های خاصی را به عصب‌های مشخص ارسال کنند و موفق شدند زانوی گربه را به نرمی حرکت دهند.

آنها امیدوارند که این روش را بتوانند برای بیماران قطع نخاعی استفاده کنند و بیماران با پوشیدن یک جعبه کنترل در اندازه گوشی همراه به اعصاب محیطی مشخص شده پالس‌هایی ارسال و اعضای از کارافتاده بدن دوباره حرکت کنند.

جان متیوز (John Mathews) پروفسور مهندسی برق و علوم کامپیوتر می‌گوید: «این روش برای افرادی که قطع نخاع هستند و تمام روز در بستر خوابیده‌اند بسیار امیدبخش است. نسخه‌های نخستین این فناوری به فرد قطع نخاعی کمک می‌کند که از بستر بلند شود و با کمک یک واکر چند قدم راه برود. این روش تاثیر شگرفی در زندگی این‌گونه افراد خواهد گذاشت. نسخه‌های ابتدایی الکترود‌ها ۵ الی ۱۰ سال دیگر برای افراد قطع نخاعی آماده می‌شود.»

در کاربردهای دیگر، سامانه می‌تواند از ایمپلنت‌های کاشتنی در مغز استفاده کند که نه تنها اندام فلج را کنترل می‌کند بلکه بر اندام‌های مصنوعی افراد نیز کنترل دارد. همچنین این سامانه به عنوان ابزار تشخیصی برای بررسی سلامت ماهیچه‌ها و اعصاب می‌تواند به کار رود.

پژوهش در مجله Frontiers in Neuroscienc منتشر شده است.