صمّم باحثون في «كليفلاند كلينك»، أحد أهم المستشفيات في الولايات المتحدة، أول ذراع آلية من نوعها تكفل لمبتوري الأيدي استعادة السلوكيات الطبيعية.
وتسمح الذراع الآلية المبتكرة لمرتديها بالتفكير والتصرّف والعمل مثل أي شخص طبيعي، وذلك وفقًا لتفاصيل نُشرت في حديثًا في مجلة «ساينس روبوتيكس».
وطور فريق بحث عالمي بقيادة خبراء مستشفى «كليفلاند كلينك» نظامًا إلكترونيًا يجمع بين ثلاث وظائف مهمة؛ التحكّم البديهي في المحرك، واللمس والقبض، والشعور البديهي بفتح اليد وإغلاقها. وضمّ الفريق البحثي جامعة «ألبيرتا» وجامعة «نيو برونزويك» الأمريكية.
وقال كبير الباحثين الدكتور «بول ماراسكو»، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الطبية الحيوية لدى معهد ليرنر للأبحاث التابع لـ«كليفلاند كلينك»، إن الفريق أجرى تعديلًا على الذراع الاصطناعية المألوفة باستخدام هذا النظام الإلكتروني المتطور الذي يمكّن مرتديه من تحريك ذراعه الاصطناعية بطريقة طبيعية مع منحه القدرة على استشعار اللمس والحركة. وأضاف: “تمثّل هذه النتائج خطوة مهمة نحو تمكين الأشخاص المبتورة أطرافهم العلوية من الاستعادة الكاملة لوظيفة الذراع الطبيعية”.
ومكّنت التغذية الراجعة والتحكّم ثنائي الاتجاه في الذراع الاصطناعية المشاركين في الدراسة من أداء المهام بدقة مماثلة لدقة أدائها من قبل الأشخاص الطبيعيين.
وقال الدكتور «ماراسكو» الذي يقود مختبر التكامل البيولوجي في معهد ليرنر للأبحاث، إن من أكثر الأمور التي تحمّس الفريق البحثي لمعرفتها كان قدرة الأشخاص المبتورة أطرافهم العلوية والخاضعين للدراسة، على اتخاذ القرار وإصدار الأحكام بشأن حركات الذراع الاصطناعية، وتداركهم الأخطاء بالقدرة على إعادة حساب حركاتهم وتصحيحها، واصفًا ما جرى بأنه “كان تمامًا مثل أي شخص طبيعي بذراع غير مبتورة”.
وأوضح الخبير في الهندسة الطبية الحيوية في الصرح الطبي الأمريكي الكبير، أن الأشخاص المبتورة أطرافهم العلوية يتصرفون مع الطرف الآلي الجديد “كما لو كان ذراعهم الطبيعية”. مبيّنًا أن سلوكيات الدماغ هذه عادة ما تختلف اختلافًا كبيرًا بين الأشخاص الذين لديهم أطراف اصطناعية أو من ليست لديهم هذه الأطراف.
تجدر الإشارة إلى أن الدكتور «ماراسكو» يشغل مناصب رفيعة أخرى في مركز «تشارلز شور» للصرع التابع لـ«كليفلاند كلينك»، ومركز المنصة المتقدمة للتكنولوجيا، التابع لمركز «كليفلاند الطبي» لشؤون المحاربين القدامى.
وجرّب الباحثون الذراع الإلكترونية الحيوية الجديدة على اثنين من المشاركين في الدراسة من المبتورة أطرافهم العلوية الذين سبق لهم أن خضعوا لعملية إعادة تعصيب حسي وحركي موجّه، وهي الإجراءات التي تُنشِئ واجهة الجهاز العصبي عن طريق إعادة توجيه الأعصاب المبتورة إلى الجلد والعضلات المتبقية في موضع البتر. وسيكون إجراء مزيد من الأبحاث مهمًا، نظرًا لصغر نطاق الدراسة.
ويؤدي لمس الجلد من قبل روبوت صغير، ضمن إعادة التعصيب الحسي الموجّه، إلى تنشيط المستقبلات الحسية التي تمكّن المريض من إدراك الإحساس باللمس. أمّا في الجزئية المتعلقة بإعادة التعصيب الحركي الموجه، فإن العضلات المعاد تعصيبها تتواصل مع الطرف الاصطناعي المحوسب عندما يفكر المريض في تحريك طرفه (المبتور)، وتأمر الطرف الاصطناعي للتحرّك بالطريقة نفسها. كذلك، فإن الروبوتات الصغيرة القوية تهزّ المستقبلات الحسية الحركية في العضلات نفسها بطريقة تساعد مرتدي الطرف الاصطناعي على الشعور بحركة يده وذراعه.
وأجرى المشاركون في الدراسة، أثناء ارتداء هذا الطرف الاصطناعي المتطور، مهام تماثل السلوكيات اليومية الأساسية التي تتطلب توظيف اليد والذراع. وقيّم الباحثون باستخدام أدوات تقييم حديثة متقدمة، أداء الطرف الآلي مقارنةً بأداء الطرف العلوي الطبيعي لدى كل من الأشخاص غير المعاقين والأشخاص الذين بُترت أطرافهم ولديهم أطراف اصطناعية تقليدية. وقارن الباحثون أيضًا بين مستوى نجاح الأشخاص ذوي الأطراف الاصطناعية المتقدمة عندما جرى تمكين الأشكال الحسية والحركية الثلاثة معًا في مقابل تمكين كل شكل منها على حدة.
ونظرًا لعجز الأشخاص ذوي الأطراف الاصطناعية التقليدية عن الشعور بأطرافهم، فإنهم يتصرفون بشكل مختلف عن الأشخاص الطبيعيين أثناء إنجاز مهامهم اليومية، وفقًا للدكتور «ماراسكو»، الذي أوضح مثلًا، أن على مرتدي الطرف الاصطناعي التقليدي مراقبته باستمرار أثناء استخدامه، قائلًا إنه يواجه صعوبة في تعلم تصحيح الأخطاء عندما يستخدم يده بقوة أكبر أو أقلّ مما ينبغي.
وأمكن للباحثين من خلال أدوات التقييم المتقدمة، أن يروا أن دماغ المشاركين في الدراسة واستراتيجياتهم السلوكية، باستخدام الذراع الاصطناعية الجديدة، قد تغيّرت وأصبحت تماثل دماغ الشخص الطبيعي واستراتيجياته السلوكية. ولم يعُد على مرتدي الطرف الاصطناعي الآلي الجديد مراقبته، إذ يمكنه العثور على الأشياء دون النظر إليها، وتصحيح الأخطاء بطريقة أكثر فعالية.
وأضاف الدكتور «ماراسكو» أن التطورات التي حدثت في الأطراف الاصطناعية على مدى العقد أو العقدين الماضيين ساعدت مرتديها على تحسين إنجاز مهامهم اليومية وإدارة حياتهم بأنفسهم. وتابع: “للمرة الأولى، أصبح مبتورو الأطراف العليا قادرين على “التفكير” مرة أخرى مثل أي شخص طبيعي، ما يتيح لمرتدي الأطراف الاصطناعية مستويات جديدة من إعادة الاندماج السلس في الحياة اليومية”.
وأصبح بالإمكان، بعد هذه الدراسة، تطبيق قياسات النتائج الجديدة المتعلقة بسلوك الدماغ ووظائفه، والتي طوّرها الفريق البحثي العالمي، في تقييم النظام الإلكتروني الحيوي على أي طرف اصطناعي أو عجز يتعلّق بالإحساس والحركة.
