أعلن فريق من الباحثين في جامعة نورث وسترن (Northwestern University) عن ابتكار جهاز بيولوجي إلكتروني متطور قادر على إرسال معلومات مباشرة إلى الدماغ باستخدام أنماط ضوئية معقدة، دون المرور بأي من الحواس الطبيعية كالسمع أو البصر أو اللمس.

يمثل هذا الإنجاز قفزة نوعية في عالم النيوروإنترفيس، ويفتح الباب لعصر جديد من التكنولوجيا التي تتفاعل مباشرة مع الخلايا العصبية.

تصميم مبتكر: جهاز مرن بحجم طابع بريدي

الجهاز الذي يعادل حجمه طابعا بريديا هو غرسة لاسلكية بالكامل توضع تحت جلد الرأس فوق عظام الجمجمة.

من هذا الموقع، يرسل الجهاز إشارات ضوئية دقيقة تمر عبر العظام لتصل إلى القشرة الدماغية، حيث تنشّط مجموعات محددة من الخلايا العصبية .

ما يميّز التكنولوجيا الجديدة:

إمكانية برمجة تسلسلات ضوئية معقدة

التحكم في 64 ميكرو-LED بدلا من نقطة واحدة فقط

صنع «أنماط ضوئية» تمثل إشارات حسية اصطناعية

قدرة الدماغ على تعلم تفسير تلك الإشارات كبيانات ذات معنى

تجارب على الفئران: الدماغ يفهم الإشارات رغم غياب الحواس

في التجارب، استخدم العلماء فئرانا عُدّلت جينيا بحيث تستجيب خلاياها العصبية للضوء.

تمكّنت هذه الفئران من:

استقبال الإشارات الضوئية كأنها معلومات حسية

اتخاذ قرارات بناءً على هذه البيانات

تنفيذ مهام سلوكية للحصول على مكافأة

وكل هذا دون استخدام العينين أو الأذنين أو الحواس الأخرى.

هذا يثبت أن الدماغ قادر على استقبال «قناة حسية جديدة» بالكامل إذا تم تدريبه عليها بصورة صحيحة.

من التحكم بنقطة واحدة إلى محاكاة الشبكات العصبية الطبيعية

نشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature Neuroscience، مشيرة إلى أن التطور الجديد يمثل نسخة أكثر تقدما من أنظمة الأوبتوجينيتيكس اللاسلكية.

فالأنظمة السابقة كانت تسيطر على نقطة ضوئية واحدة، بينما النظام الجديد قادر على:

توليد آلاف الأنماط الضوئية

محاكاة النشاط الموزع لشبكات عصبية شبيهة بالطبيعية

الاقتراب أكثر من الطريقة التي يعالج بها الدماغ المعلومات

تطبيقات واسعة: من الأطراف الصناعية إلى علاج الألم

تؤكد الدكتورة يفغينيا كوزوروفيتسكايا، المشرفة على الجانب التجريبي، أن هذه التقنية تمكن الباحثين من إنشاء «لغة جديدة» من الإشارات الاصطناعية، ودراسة كيفية تعلم الدماغ التعامل معها.

الاستخدامات المستقبلية المرجحة تشمل:

توفير إحساس حقيقي للأطراف الصناعية الذكية

تطوير جيل جديد من زرعات السمع والبصر

علاج الألم دون أدوية

إعادة التأهيل العصبي بعد السكتة الدماغية

دراسة الاضطرابات العصبية وتعويض الوظائف المفقودة

أهمية القابلية للزرع الكامل والمرونة العالية

يشير رائد البايوإلكترونيات جون أ. روجرز إلى أن الجهاز يتميز بـ:

عدم وجود أي أسلاك خارجية

قدرة عالية على التعايش الطويل مع الجسم

تأثير ضئيل على الحركة أو السلوك

مما يجعله مناسبا مستقبلا للاستخدام البشري دون تعقيدات أو أجهزة خارجية إضافية.

خطوة كبرى نحو واجهات دماغية طبيعية وأكثر ذكاءً

مع أن هذه التكنولوجيا ما زالت في مراحلها الأولى، إلا أن نتائجها تبشر بعصر يمكن فيه للدماغ استقبال معلومات جديدة بالكامل، وحتى استبدال الحواس المفقودة بقنوات ضوئية مباشرة.

إنها ثورة قد تغيّر علاجات الأعصاب، وتطوير الأطراف الصناعية، وتفتح الباب لفهم أعمق لكيفية تعامل الدماغ مع المعلومات الاصطناعية.