أعلن علماء من جامعة بيلغورود الوطنية للبحوث في روسيا عن تطوير طرف اصطناعي متقدم يُتحكم به عبر قوة التفكير، دون الحاجة إلى أي عمليات جراحية لزرع أقطاب كهربائية داخل الدماغ، ويُعد هذا الابتكار خطوة هامة نحو تطوير تقنيات أطراف صناعية ذكية وآمنة لذوي الإعاقة الحركية.
- كيف يعمل النظام الجديد؟
يعتمد النظام المبتكر على خصائص فسيولوجية طبيعية للدماغ. فكما هو معروف، ينقسم الدماغ البشري إلى مناطق متخصصة تؤدي وظائف معينة، وتعد القشرة الحركية في الفص الجبهي مسؤولة عن التحكم في الحركات، وعند اتخاذ قرار بحركة ما مثل قبض اليد أو تحريك الأصابع، تُحفّز خلايا عصبية معينة ضمن هذه المنطقة، مما يخلق إشارة قابلة للترجمة.
صرّح البروفيسور أندريه أفونين بأن دعم عمل هذه الخلايا العصبية النشطة يتطلب تدفق دم غني بالأكسجين، حيث يحمل الهيموغلوبين الأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون. هذا الهيموغلوبين يمتص الأشعة تحت الحمراء القريبة في نطاق يتراوح بين 780 إلى 2500 نانومتر، مع فعالية قصوى عند الطول الموجي 850 نانومتر.
- قراءة الأفكار باستخدام الأشعة تحت الحمراء
يعتمد النظام الروسي الجديد على هذه الخاصية، إذ يستخدم مصدرا خارجيا للأشعة تحت الحمراء لتسليط الضوء على القشرة الحركية، بينما يقيس جهاز استشعار خارجي كمية الضوء المنعكسة وغير الممتصة. كمية الضوء المتبقية تُشير إلى الخلايا العصبية النشطة، ومن خلال هذه البيانات، يمكن للنظام تحديد الإجراء الحركي الذي يفكر فيه الشخص ونقل الإشارة إلى الطرف الاصطناعي.
- ميزة الأمان مقابل الأنظمة التقليدية
أوضح البروفيسور أفونين أن الأنظمة العالمية المشابهة، مثل تلك التي تطورها شركة إيلون ماسك، تتطلب زرع أقطاب كهربائية مباشرة في الدماغ، ما يحمل مخاطر صحية ويستلزم استبدالها بشكل دوري. بينما النظام الروسي يتميز بكونه آمنا وغير جراحي، إذ يمكن التحكم بالطرف الاصطناعي باستخدام جهاز خارجي فقط، دون أي تدخل داخل الجمجمة.
- نموذج أولي يعمل بالأفكار
تمكّن العلماء من تصميم نموذج أولي عامل ليد اصطناعية تُنفذ أوامر بسيطة مثل فتح اليد أو إغلاقها، وذلك عبر إشارات فكرية يتم التقاطها باستخدام إشعاع تحت الأحمر. ويعمل الفريق حاليا على تطوير هذا النظام لإضافة حركات دقيقة ومعقّدة مثل حركة الأصابع الفردية، والقبض بواسطة الإبهام والسبابة.
- تطبيقات مستقبلية وتوسّع الابتكار
يخطط فريق البحث في جامعة بيلغورود لتوسيع قدرات هذه التكنولوجيا لتشمل ليس فقط الأطراف العلوية بل أيضا أطرافا اصطناعية للساقين، بالإضافة إلى تطوير مهارات حركية دقيقة مثل الكتابة، الضغط على الأزرار، العزف الموسيقي، والخياطة. ويُتوقع أن يفتح هذا الابتكار الباب أمام تقنيات علاجية وأجهزة مساعدة ثورية في السنوات القادمة.