بازیابی توانایی بیماران آسیب نخاعی با استفاده از واقعیت مجازی

یک آزمایش جدید نشان می‌دهد که رابط‌های مغزی‌ماشینی، زمانی که در رابطه با اسکلت خارجی و واقعیت مجازی استفاده شوند، می‌توانند باعث ایجاد بهبود نسبی در بیمارانی شوند که دوره‌ی نقاهت بعد از آسیب نخاعی خود را آغاز کرده‌اند. نیکوللیس (Nicolelis) سرپرست گروه پژوهشی مرتبط با این پروژه در یک مصاحبه مطبوعاتی اشاره کرد که:

ما در هنگام آغاز این پروژه به هیچ عنوان چنین نتایج بالینی شگفت‌انگیزی را نمی‌توانستیم پیش‌بینی کنیم. آنچه که ما در این مقاله نشان داده‌ایم، این است که بیمارانی که از یک رابط مغزی‌ماشینی برای یک دوره زمانی طولانی استفاده می‌کنند، بهبودهایی را در رفتارهای حرکتی، حس لامسه، و عملکردهای احشایی که در اثر آسیب‌های نخاعیشان دچار اختلال شده‌بودند، به دست می‌آورند.

در یک مطالعه‌ی جدید که در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است، هشت بیمار فلج مبتلا به آسیب‌های نخاعی بررسی شده‌اند. آنها توانسته‌اند تا بخشی از کنترل عضلات و احساس در اندام تحتانی خود را با کاربرد یک مجموعه آموزش‌های گسترده با یک سیستم رباتیکی کنترل شده توسط مغز از نوع غیر مهاجم و همچنین یک سیستم واقعیت مجازی به دست بیاورند.

این پروژه که توسط میگل نیکوللیس و همکارانش از دانشگاه علوم اعصاب دوک طراحی و توسعه یافته است، روی مغز بیماران اجرا شده و کمک می‌کند تا آنها تمامی کنترل پاهایشان را شبیه‌سازی کنند و در ادامه نیز این امر باعث می‌شود تا بتوانند ناحیه‌های آسیب دیده از دستگاه نخاعی خود را مورد بازیابی و بازسازی قرار دهند.

محققان پیش از این هیچگاه چنین سطحی از بازیابی را در بیمارانی که دچار فلج کامل شده بودند، مشاهده نکرده‌اند. پنج نفر از شرکت کنندگان در مطالعه، به مدت حداقل پنج سال فلج بوده‌اند. این در حالی است که دو نفر از این افراد نیز برای بیش از یک دهه از ضایعه‌ی نخاعی رنج برده‌اند.

رابط‌های مغزی‌ماشینی (BMI) از طریق ایجاد ارتباط مستقیم بین مغز و کامپیوتر کار می‌کنند که این ارتباط در ادامه باعث می‌شود تا بیماران بتوانند دستگاه‌های خارجی را با افکار خود کنترل کنند. از جمله‌ی این دستگاه‌های خارجی می‌توانیم به اندام مصنوعی و یا اسکلت خارجی اشاره کنیم. اوایل سال جاری، نیکوللیس امکان ایجاد زمینه را برای یک میمون به طوری که بتواند صندلی چرخدار را با ذهن خود کنترل کند نشان داده بود. در آن هنگام این کار با کاشت یک تراشه‌ی مغزی صورت می‌گرفت.

اما در این آزمایش، سیستم غیر تهاجمی به کار برده شده، صدها مورد از الگوهای مغزی ساطع شده از مغز را ثبت کرده و سپس سیگنال‌های دستورات مربوط به حرکات را جمع‌اوری کرده و در ادامه نیز آنها را به حرکت‌ تبدیل می‌کند.

 در طول آزمایش طولانی سال، نیکوللیس و تیم او راه‌هایی را برای آموزش مبتنی بر BMI که بتواند توانایی افراد پاراپلژی برای راه رفتن را با استفاده از یک اسکلت خارجی کنترل شده توسط مغز بهبود دهد، مورد بررسی قرار دادند . آنها برای تقویت این روند به واقعیت مجازی روی آوردند که با تجسم و آگاهی ذهن و بدن نیز ترکیب می‌شود. بیماران در حالی که در یک محیط واقعیت مجازی قرار دارند و هنگامی که اسکلت خارجی نیز به آنها متصل شده است، می‌توانند نمایش‌های مجازی بدن خود را ببینید و حتی در این فرایند بازخوردهای لمسی را نیز دریافت خواهند کرد.

 نتایج به دست آمده فوق‌العاده بودند. محققان پیشرفت‌های چشمگیری را در ظرفیت‌های حسی بیماران در مناطقی که در آن آسیب‌های نخاعی رخ داده بود، مشاهده کردند. از جمله‌ی این پیشرفت‌ها می‌توان به محلی‌سازی درد و حس کردن تماس. آنها همچنین کنترل ارادی ماهیچه را نیز در محل‌های آسیب دیده بهبود  داده‌اند. پیش از این مطالعه، هیچکس پیشنهاد نداده بود که که آموزش‌های مبتنی بر BMI می‌توانند در رابطه با فعالیت های فیزیکی، چنین نوعی از بازیابی عصبی را در بدن فرد القا کنند.

 این مطالعه نشان می‌دهد که پتانسیل زیادی برای انجام تمرینات طولانی‌مدت به منظور تقویت روند بازیابی در افرادی که دچار آسیب دیدگی نخاعی از کمر به پایین شده‌اند، وجود دارد. محققان هنوز به طور کامل مطمین نیستند که این سیستم چرا به این شکل کار می‌کند. اما آنها گمان دارند که تمرین هفتگی باعث می‌شود تا اعصابی که در منطقه‌ی آسیب دیده از ضایعه‌ی نخاعی محفوظ مانده‌اند، بتوانند دوباره فعال شوند. نیکوللیس گفت:

یک مطالعه‌ی قبلی نشان داده است که درصد زیادی از بیمارانی که به عنوان بیماران پاراپلژی (قطع نخال از کمر به پایین) کامل شناخته می‌شوند، ممکن است هنوز هم در آن ناحیه از بدنشان برخی از اعصاب نخاعی سالم وجود داشته باشد این اعصاب به همان شکل رها شده باشند. این اعصاب ممکن است برای سال‌های بسیاری به همان صورت باقی مانده‌ باشند؛ چرا که هیچ سیگنالی از سوی مغز به عضلات در آن نواحی منتقل نمی‌شود.

نیکوللیس اشاره می‌کند که:

رابط مغزی‌ماشینی به احتمال زیاد این اعصاب را تحریک کرده است. فقط یک بخش کوچک از این تارها دست نخورده و سالم باقی مانده‌اند اما همین مقدار نیز برای انتقال سیگنال‌های دریافتی منطقه پوسته‌ای مغز به نخاع کافی هستند.

 بسیاری از بیماران پس از هفت ماه از تمرین رفته رفته بهبودهای عمیقی را در مناطق آسیب دیده تجربه می‌کنند. پس از ۱۲ ماه، چهار مورد از بیماران مورد بررسی چنان بهبودی را در حس و کنترل عضلات به دست آوردند که پزشکان بر آن شدند تا تشخیص خود را درباره‌ی سطح آسیب این بیماران از حالت کامل به فلج ناقص بروزرسانی کنند.

در چشمگیرترین مورد از این بهبودها، زنی ۳۲ ساله که به مدت ۱۳ سال فلج شده بود و قادر به ایستادن نبود، پس از این تمرینات با استفاده از واکر، گیره و کمک یک فرد درمان‌شناس توانایی راه رفتن را به دست آورده بود بود. در طول ماه سیزدهم درمان، او قادر بود تا پاهای خود را به طور داوطلبانه به حرکت در آورد در حالی که وزن بدن اون توسط یک مهاربندی نگه داشته شده بود.

 در ادامه‌ی این مسیر پژوهشی و در برنامه‌ریزی آینده محققان قصد دارند تا روش خود را در بیمارانی که به تازگی دچار آسیب شده‌اند نیز امتحان کنند تا مشخص شود که آیا در صورت آزمایش روی این دسته، آیا اثربخشی روش یاد شده سریع‌تر خواهد شد یا خیر. در انتها می‌توانید ویدیوی مربوط به بهبود یکی از بیماران این آزمایش را مشاهده کنید.