طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا محركًا عصبيًا عضليًا جديدًا (MNA)، يعيد برمجة العضلات الحية ويحوّلها إلى محركات مقاومة للإجهاد تُدار بالكمبيوتر ويمكن زرعها في الجسم لاستعادة الحركة في الأعضاء المصابة بالشلل.

يقول هيو هير، المؤلف الرئيسي للدراسة، إنهم طوروا واجهة تستفيد من المسارات الطبيعية التي يستخدمها الجهاز العصبي، مما يتيح تحكماً سلساً في أعضاء الجسم مع نقل التغذية الراجعة الحسية إلى الدماغ.

اعتمد الباحثون على إعادة استغلال العضلات الموجودة في الجسم وابتكروا أول غرسة “حية” تستخدم الأعصاب الحسية المعاد توصيلها لإحياء الأعضاء المصابة بالشلل، وهو ما قد يمثل نموذجاً جديداً في الطب حيث تصبح أنسجة الشخص هي الأجهزة.

إعادة توصيل واجهة الدماغ بالجسم

واجه العلماء صعوبات كبيرة في تصميم تقنية تتواصل مع الجهاز العصبي ولا تتلف مع مرور الزمن، إذ جرى تجريب محركات ميكروية داخل الجسم لتشغيل الأطراف الاصطناعية.

ويشير الباحثون إلى صعوبات في تصنيع محركات على مستوى السنتيمتر تكون فعالة، فيما ركز بعضهم على إنشاء أنسجة عضلية في المختبر، لكنها تحتاج وقتاً طويلاً وتظل غير جاهزة للاستخدام البشري. اختار فريق هير نهجاً مختلفاً.

لتحقيق ذلك، كان لا بد من اندماج الأعصاب الحسية بسلاسة مع العضلات، ولم تتضح إمكانية ذلك بشكل كامل. وعندما استبدل الفريق الأعصاب الحركية في عضلات قوارض بأعصاب حسية، أعادت الخلايا الحسية تعصيب العضلات وشكلت مشابك عصبية وظيفية.

نتائج البحث

لم تتمكن الخلايا العصبية الحسية من تشغيل وحدة تحكم رقمية فحسب، بل ساعدت أيضاً في تقليل إجهاد العضلات، فزادت مقاومة الإجهاد في عضلات القوارض بنحو 260% مقارنةً بالعضلات الطبيعية، ويرجع ذلك إلى أن المحاور العصبية الحسية تتقارب في الحجم، ما يجعل الإشارات تُبث بشكل أكثر تساوياً عبر ألياف العضلات وتقلل التعب.

تصميم نظام حيوي هجين

دمجت هذه العناصر في محرك حيوي مقاوم للإجهاد أُطلق عليه المحرك العصبي العضلي (MNA). عند لف هذا المحرك حول أمعاء مشلولة لدى قارض استعاد الباحثون حركة الانقباض، كما تم التحكم في عضلات ساق القوارض في تجربة تحاكي حالات بتر لدى البشر. والأهم أن النظام ينقل الإشارات الحسية إلى الدماغ، ليشكل جسراً بين الأعضاء والدماغ.

هذا يشير إلى إمكانية ربط الأعضاء بالدماغ بسلاسة. على سبيل المثال، قد تتمكن المعدة المشلولة من نقل إحساس الجوع إلى الدماغ، وهو ما يفتح أفقاً جديدة لتحسين نوعية الحياة لدى المصابين بتقييد وظيفي في أعضاءهم.

يأمل الفريق أن تساهم تقنيتهم في تحسين حياة الملايين من الأشخاص الذين يعانون من خلل وظيفي في أعضاءهم.