پروتزهای عصبی
پروتزهای عصبی
مغز انسان پیچیده ترین و اسرار آمیز ترین ساختار زیستی در جهان است و هنوز دانشمندان پرسشهای بدون جواب بسیاری را در مورد عملکرد مغز دارند.
مغز از دو نوع سلول تشکیل شده است. سلولهای عصبی و سلوهای گلیال یا غیر عصبی. تنها در قشر مغز انسان بالغ بیش از 30 میلیارد سلول عصبی وجود دارد که هر کدام از این سلولهای با حدود ده هزار اتصال سیناپسی با سولهای دیگر در ارتباط است و در هر میلیمتر مکعب از قشر مغز انسان ، بیش از یک میلیارد اتصال سیناپسی وجود دارد که سلولها و فرامین آنها را از طریق آکسونها یا رشته های عصبی به بخشهای دیگر ارسال می کند.
در دهه های اخیر دانشمندان تلاش های گسترده ای را برای شناخت عملکرد مغز انجام داده اند که بخش مهمی از این تلاشها معطوف به شناخت پیامهای عصبی ارسال شده از مغز ، الگوهای ارسال آنها و در نهایت بازسازی این پیامها بوده است. یکی از رشته های علمی جدیدکه به این گونه بررسی ها می پردازد رشته مهندسی عصبی است.
مهندسی عصبی تلاش می کند تا با استفاده از تکنیک های مهندسی اقدام به شناخت ، ترمیم و تعویض سیستم عصبی با استفاده از دستگاهای رابط مغز و کامپیوتر ( پروتزهای عصبی) کند . این حوزه از مهندسی ، بخشی میان رشته ای است که علومی مانند علوم اعصاب آزمایشی و محاسباتی ، عصب شناسی بالینی ، مهندسی برق و پردازش سیگنال در پیدایش آن دخیل هستند و از سوی دیگر عناصری از علوم رباتیک ، سایبرناتیک ، مهندسی کامپیوتر ، مهندسی بافتهای عصبی ، علم مواد و نانوتکنولوژی نیز در آن به کار گرفته می شوند.
یک نمونه از این دستگاهها ، کاشت حلزونی گوش است. این وسیله جانشین عملکردهایی می شود که توسط پرده ی گوش و استخوان رکابی انجام شده و اقدام به شبیه سازی بخش حلزونی گوش در آنالیز فرکانس های صدا می کند. برای انجام این کار میکروفونی در بخش بیرونی صداها رو جذب و پردازش می کند. سپس صدای پردازش شده به بخش دیگری ارسال می گردد که بواسطه ی رشته ای از میکروالکترودها موجب تحریک اعصاب شنوایی و شنیده شدن اصوات می شود. و به این ترتیب بخشی از شنوایی دسته ای از افراد ناشنوا را به آنها بر می گرداند.
مهندسی عصبی تلاش می کند تا با استفاده از تکنیک های مهندسی اقدام به شناخت ، ترمیم و تعویض سیستم عصبی با استفاده از دستگاهای رابط مغز و کامپیوتر ( پروتزهای عصبی) کند
همچنین پروتزهای بینایی که بخشی مهم از مطالعات فناوری عصبی رو تشکیل می دهند این گروه از پروتزها برای زندگی روزمره بسیاری از افراد نابینا هم نقشی حیاتی دارد. در سیستم بینایی سالم ، تصاویر از طریق سلولهای دریافت کننده تصویر در شبکیه به امواج الکتریکی تبدیل می شوند و از طریق خطوط عصبی انتقال امواج به مغر منتقل می شوند و از طریق بخش بینایی مغز درک می شوند. صدمه به هر یک از عناصر این مسیر بینایی موجب نابینایی می گردد.
پروتزهای بینایی می توانند از طریق تحریک الکتریکی سلولهای عصبی ، تصویر را به سیستم بینایی مغز منتقل کنند. برای این کار یک دوربین کوچک تصاویر را به صورت امواج بیسیم به پروتز منتقل می کند و پروتز بینایی ، تصویر را بر روی شبکه ای از الکترودها ترسیم می کند. این شبکه ی الکترودی به شکلی کارا 600 تا 1000 نقطه از اعصاب موجود در شبکیه را تحریک می کند و از این طریق منجر به تشکیل تصویر در بخش بینایی می شوند. این تحریک می تواند در هر بخش از مسیر انتقال سیگنالهای بینایی اتفاق بیفتد. تحریک هم می تواند در اعصاب بینایی رخ دهد تا بخش بینایی مغز تصویر را درک کند و هم می تواند قشر بینایی مغز را هدف قرار دهد. در هر صورت آزمایشهای بالینی تاکنون موفقیتهای خوبی را در تحریک شبکیه ثبت کرده اند.
هر چند آغاز فعالیت در حوزه ی فناوری عصبی به بیش از نیم قرن می رسد ولی به طور جدی از بیست سال پیش تا به امروز این فناوری مورد توجه دانشمندان علوم مرتبط بوده است. در ایران نیز پس از قریب به 20 سال تحقیقات غیر متمرکز در این زمینه ، مرکز فناوری عصبی ایران در سال 1388 افتتاح شد. این مرکز از چندین آزمایشگاه تحقیقاتی بهره می برد که بر روی پروژه های مهمی فعال هستند.
شناخت کامل مغز انسان شاید رویایی باشد که به این زودی ها به آن دست پیدا نکنیم ولی سرعت پیشرفت در این راه حیرت آور است. هر سال مقالات و نتایج پژوهش های بسیار زیادی منتشر می شود و اخبار تحقیقات و دستاوردهای محرمانه در این حوزه به بیرون درز پیدا می کند که تمامی آنها حاکی از پیشرفت های شگرف در راه شناخت هر چه بیشتر مغز است. اما این سوال پیش روی ما خواهد بود که شناخت بیشتر مغز و در نتیجه امکان کنترل فعالیتها و دستورهای آن همواره به نفع ماست یا ممکن است خطرناک هم باشد؟ آینده پاسخ گوی سوالات ما خواهد بود.