هل يمكن لعالم أن يتدخل في تجربة دماغية على الجانب الآخر من العالم دون أن يغادر مكتبه؟
وقد أثبت الباحثون الآن هذا الاحتمال عن طريق إرسال أوامر من شيكاغو إلى زرع دماغي لاسلكي في دايجون، كوريا الجنوبية، على بعد 10596 كيلومترًا (6584 ميلًا).
وانتقلت الإشارة عبر الإنترنت إلى جهاز كمبيوتر في المختبر الكوري، الذي قام بنقل الأمر لاسلكيًا إلى الجهاز المزروع. استجاب النظام بمتوسط حوالي 109 مللي ثانية.
كان هذا الاختبار العابر للقارات بمثابة عرض هندسي: فقد أظهر إمكانية تشغيل الجهاز من دولة أخرى.
يمكن أن يكون للتحكم عن بعد دور عملي في أبحاث الدماغ. عندما يدخل الباحثون إلى مساحة تجريبية أو يقتربون من حيوان لتشغيل المعدات، فإن وجودهم قد يؤثر على سلوكه. يمكن لجهاز يتم تفعيله عن بعد أن يقلل من هذا التداخل ويسمح للعلماء في مواقع مختلفة بالمشاركة في نفس التجارب.
تم تطوير النظام، المسمى RAPIDO، من قبل الباحثين في كايست وجامعة يونسي ووصفها في أ دراسة نشرت في تقدم العلوم.
وهو صغير بما يكفي ليحمله فأر يتحرك بحرية، ويمكن لـ RAPIDO أداء مهمتين مختلفتين داخل الدماغ. ويمكنه توصيل مادة من خلال قناة صغيرة، ويمكنه أن ينبعث الضوء من مصباح LED مصغر. ويمكن للباحثين التحكم في هذه الوظائف بشكل منفصل وجدولتها مسبقًا.
على عكس الغرسات السابقة، يحتوي جهاز RAPIDO على خرطوشة قابلة لإعادة التعبئة ويمكنه تقديم جرعات مبرمجة وضوء عبر الإنترنت.
قال جاي وونج جيونج، المهندس الكهربائي في KAIST، الذي قاد الدراسة، لـ ScienceAlert: «تسمح عملية زرع الدماغ لدينا للباحثين بإجراء تدخلات دوائية وبصرية متكررة وطويلة الأمد ويتم التحكم فيها عن بعد في الحيوانات التي تتحرك بحرية دون التعامل مع الحيوان بشكل متكرر أو استبدال الغرسة من خلال عملية جراحية إضافية».
“وهذا يجعل من الممكن إجراء تجارب طولية مع تدخل مباشر أقل وتأثير أقل من وجود المجرب.”
وبعد إظهار الاتصال عن بعد، قام الفريق بتقييم هاتين الوظيفتين في تجارب منفصلة على الفئران.
في المجموعة الأولى من التجارب، اختبر الباحثون نظام توصيل الدواء.
قامت الغرسة بتوصيل جرعات مختلفة من الكوكايين مباشرة إلى النواة المتكئة، وهي منطقة في الدماغ تشارك في السلوك المرتبط بالمكافأة.
أنتجت الجرعات تغييرات مقابلة في حركة الفئران، وتكررت هذه التأثيرات بعد أسبوعين وثلاثة وأربعة أسابيع من الزرع.
وأظهر هذا أن الغرسة يمكنها تقديم جرعات خاضعة للرقابة بشكل متكرر وإحداث تأثيرات سلوكية قابلة للقياس على مدار عدة أسابيع. ولم يختبر علاج الإدمان.
اختبرت التجربة الثانية ما إذا كان الضوء يمكن أن يؤثر على ما تعلمته الفئران لتفضيله. واستخدم علم الوراثة الضوئية، الذي يجعل الخلايا أو العمليات المحددة داخلها تستجيب للضوء. سبق أن غطت ScienceAlert التجارب التي تتواصل الخلايا العصبية الاصطناعية مع الخلايا العصبية الحية المعدلة وراثيا باستخدام الضوء.
وفي هذه التجربة الثانية، تم حقن الكوكايين في بطون الفئران وليس من خلال الغرسة، مما أدى إلى عزل تأثير الضوء وحده. الفئران التي أعطيت الكوكايين بدون ضوء فضلت فيما بعد المقصورة المرتبطة بالدواء.
وفي مجموعة أخرى، قام الضوء المنبعث من الزرعة بتنشيط مسار إشارات RhoA أثناء التكييف. لم تطور هذه الفئران نفس التفضيل للمقصورة المرتبطة بالكوكايين.
وقال جيونج لموقع ScienceAlert: “تظهر هذه التجارب معًا قدرة المنصة على التحقيق في الروابط السببية بين التلاعبات العصبية المحددة والسلوك”.
النتائج لا تعني أن الجهاز يعالج إدمان الكوكايين. كانت هذه تجارب لإثبات صحة المفهوم على الفئران، وتقليل تفضيل المكان المكتسب يختلف عن علاج الإدمان الراسخ.
وقال جيونج لموقع ScienceAlert: “التحدي الأكبر هو إثبات السلامة والموثوقية على المدى الطويل في الدماغ البشري”.
سيتطلب الجهاز السريري مزيدًا من الاختبارات لتوافقه الحيوي، وتعبئته، وتوصيل الأدوية، وضوابط السلامة من الفشل. قد يمثل علم البصريات الوراثي تحديًا آخر لأنه يتطلب التوصيل الآمن للجينات الحساسة للضوء.
وقال جيونج: “لذلك من الأفضل النظر إلى هذه المزروعة في الدماغ في هذه المرحلة كمنصة بحثية يمكن أن تساعد في تطوير وتقييم الاستراتيجيات العلاجية المستقبلية، وليس كجهاز سريري بحد ذاته”.
إن عمليات زرع الدماغ اللاسلكية التي تنقل الأدوية والضوء ليست جديدة تمامًا. العمل السابق الذي شارك فيه مهندس KAIST Jae-Woong Jeong أنتجت غرسات يتم التحكم فيها بواسطة الهاتف الذكي مع خراطيش أدوية قابلة للاستبدال لتحريك الفئران بحرية.
يتمثل التقدم الرئيسي لـ RAPIDO في الجمع بين العديد من الإمكانات معًا: توصيل الدواء المتكرر، والتحفيز الضوئي المستهدف، والتشغيل القابل للبرمجة، والتحكم عبر الإنترنت.
متعلق ب: يمكن لزرع الدماغ المذهل هذا أن يحول الأفكار الداخلية إلى كلام
ولذلك أسفرت الدراسة عن ثلاث نتائج واضحة. استجابت عملية زرع دماغ في كوريا للأوامر المرسلة من الولايات المتحدة. قام الجهاز بتوصيل الكوكايين بشكل متكرر لمدة تصل إلى أربعة أسابيع. وفي تجربة منفصلة، منع التنشيط الضوئي الفئران من تطوير تفضيلها للحجرة المرتبطة بالكوكايين.
تعمل هذه النتائج معًا على جعل RAPIDO أداة بحث يتم تشغيلها عن بعد لتغيير عمليات معينة في الدماغ وقياس التأثيرات السلوكية المرتبطة بها.
وقد نشر البحث في تقدم العلوم.
تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة فيونا ماكدونالد وتم تحريره بواسطة فيونا ماكدونالد. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا لاحظت خطأً، يرجى اعلامنا.
