وعود التكنولوجيا الجديدة باستعادة الحركة

في ورقة بحثية نُشرت اليوم في Nature Communications ، اقترح الدكتور ماركو كابوغروسو ، الأستاذ المساعد في قسم الجراحة العصبية في كلية الطب بجامعة بيتسبرغ ، تقنية جديدة لتحسين حركات الذراع واليد لدى الأفراد المصابين بشلل الذراع بسبب الحبل الشوكي. الإصابة أو السكتة الدماغية أو اضطرابات الحركة الأخرى.

بالتعاون مع زملائه في سويسرا ، قام كابوجروسو وفريقه بدمج المحاكاة الفيزيائية مع التجارب على قرود المكاك والبشر لإثبات أن التحفيز الكهربائي فوق الجافية لمناطق معينة في النخاع الشوكي يمكن استخدامه لتنشيط عضلات الذراع واليد.

قال كابوجروسو ، كبير مؤلفي البحث ، وهو أيضًا جزء من مختبرات بيت رهاب للهندسة العصبية: “هذا العمل مهم جدًا للتطبيقات السريرية”. “لتصميم علاجات فعالة للشلل ، نحتاج إلى إشراك عضلات اليد والذراع بشكل انتقائي من خلال تزويد الدوائر العصبية الباقية بإشارات كهربائية مناسبة. من الناحية العملية ، هذا يعني أننا بحاجة إلى معرفة مكان زرع الأقطاب الكهربائية وكيفية تصميمها – ويقدم عملنا إرشادات لذلك “.

التحفيز فوق الجافية هو تقنية عصبية تُستخدم لعلاج الألم الناجم عن تلف أو إصابة الأعصاب لدى آلاف المرضى كل عام. بالنسبة لهذا الإجراء ، يقوم الجراح بزرع جهاز تحفيز عصبي صغير يتكون من أسلاك كهربائية رفيعة فوق الطبقة الواقية للحبل الشوكي. عند تشغيل الجهاز يمكنه إرسال إشارات كهربائية للألياف العصبية التالفة وتنشيطها واستعادة الدوائر الشوكية وتهدئة الشعور بالألم بعد الإصابة.

ومع ذلك ، لا تهدف محفزات الحبل الشوكي الحديثة إلى استهداف الدوائر العصبية العنقية اللازمة لحركة الذراع واليد. لذلك ، اقترح العلماء واختبروا تصميمًا معدلًا لزراعة العمود الفقري متعدد الأقطاب التي تم تركيبها وفقًا لأبعاد الحبل الشوكي للقرود.

لتحديد الموضع الأمثل للأقطاب الكهربائية في الحبل الشوكي العنقي – حيث توجد الدوائر العصبية التي تتحكم في حركات الذراع – استخدم الباحثون رؤى من تجارب في السيليكو أو الكمبيوتر وأعادوا إنتاجها في القرود. سمح الجمع بين محاكاة الكمبيوتر والدراسات على الحيوانات للباحثين بتقليل عدد الحيوانات اللازمة لجمع بيانات ذات مغزى كجزء من جهد يسمى “الثلاثة روبية” (الاستبدال ، والتقليل ، والصقل) التي تسعى جاهدة لتقليل استخدام الحيوانات في البحث. ونظرًا لأن العمود الفقري العنقي للقرد يشبه تشريحًا ووظيفيًا العمود الفقري للإنسان ، فقد تمكن العلماء من تقريب حركة الذراع واليد لدى البشر عن كثب.

وأضاف كابوغروسو: “أعتقد أن طلابنا الخريجين ناثان غرينر وبياتريس بارا وأعضاء الفريق الآخرين قاموا بعمل رائع في البناء من مفاهيم العلوم الأساسية لتصميم هذه التكنولوجيا العملية مع تقليل عدد الحيوانات المستخدمة في هذا البحث”.

ومع ذلك ، لا يزال هناك عمل كبير يتعين القيام به لتحسين هذه التقنية لاستخدامها في الأشخاص.

انتقل Capogrosso إلى بيتسبرغ في يناير 2020 وانضم إلى قسم الجراحة العصبية لاستخدام الموارد الرائعة لـ UPMC لتقديم هذه التقنية للمرضى في أسرع وقت ممكن. بفضل التعاون مع جراحي الأعصاب مثل الدكتور بيتر غيرشتن ، يأمل كابوجروسو في بدء اختبار الزرع على المرضى قريبًا.

باستخدام الأدوات التي طورها باحثون آخرون ، مثل الدكتور فانغ تشينغ يه في قسم جراحة الأعصاب والدكتورة إلفيرا بيرونديني في قسم الطب الفيزيائي وإعادة التأهيل ، سيستخدمون التصوير الدقيق بالرنين المغناطيسي لاستهداف زراعة القطب الكهربائي في البشر والتكاثر. النتائج التي تم الحصول عليها في القرود.