ماجرای روشی كه باعث راه رفتن بیماران قطع نخاع شد

قطع نخاع و راه رفتن رویایی که شاید به واقعیت تبدیل گردد

قطع نخاع و راه رفتن رویایی که شاید به واقعیت تبدیل گردد

گروه هوش مصنوعی قطع نخاع و راه رفتن؛ رویایی که شاید به واقعیت تبدیل گردد


به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا، تحول تازه ای که در ایمپلنت های پزشکی رخ داده ممکنست امید را به مبتلایان به قطع نخاع باز گرداند.
"سوزان هارکما"(Susan Harkema) فیزیولوژیست اعصاب از دانشگاه لوئیزویل در کنتاکی کنار سامرز نشسته بود و محو داده های روی کامپیوتر اش بود. باورش نمی شد. شاید انگشت سامرز واقعا حرکت می کرد اما کنترل آن دست سامرز نبود. سوزان از این مورد مطمئن بود. با این وجود تصمیم گرفت از او بخواهد چشمانش را ببندد و انگشت پای راستش را به سمت بالا و سپس به سمت پایین حرکت دهد و همین کار را روی انگشت پای چپ انجام دهد. عملکرد سامرز عالی بود.
سامرز اظهار داشت: سوزی نگاه کن من می توانم انگشت پایم را تکان بدهم.
هارکما شوکه شده بود!
سامرز بازیکن بیسبال دانشگاه بود و رویای شرکت در لیگ های بزرگ را در سر می پروراند البته قبل از آن که خودرویی با او برخورد کند و تمام رباط ها و تاندون های گردنش لطمه ببیند. پزشکان جراحت او را در دسته لطمه کامل در نظر گرفتند و ارتباط حرکتی اعصاب و پاهایش کاملا از بین رفته بود.
زمانی که هارکما و همکارانش در سال ۲۰۰۹ رشته ای از الکترودهای کوچک را در ستون فقرات سامرز قرار دادند در کوشش برای بازگرداندن توانایی او برای حرکت نبودند بلکه امیدوار بودند بتوان تحریک الکتریکی را جایگزین سیگنال های مغزی کرد. چنین نگاهی می توانست به افرادی که گرفتار لطمه نخاع شده اند کمک نماید تا روی پای خود بایستند و راه بروند.
بدین سبب زمانی که سامرز توانست بصورت ارادی انگشت هایش را حرکت دهد هارکما مات و مبهوت شد.
مدت ها است باور بر این است که لطمه های نخاعی نشان دهنده ی قطع اتصالات عصبی بین مغز و اندام ها است. برای دهه ها پژوهشگران بر ترمیم این اتصالات برای مثال با استفاده از سلول های بنیادی تمرکز داشتند.
اما یافته های گروه هارکما و سایر آزمایشگاه ها نشان می داد که تعدادی از این اتصالات دست نخورده باقی مانده اند حتی در کسانی که لطمه های بسیار شدیدی را تجربه کرده بودند. به نظر می آید تحریک الکتریکی به تقویت پیام های ارسال شده در سراسر مناطق لطمه دیده کمک می نماید و این پیوندها بار دیگر برقرار می شوند.
به نظر می آید تحریک الکتریکی به تقویت پیام های ارسال شده در سراسر مناطق لطمه دیده کمک می نماید و این پیوندها بار دیگر برقرار می شوند.
اتصال غافلگیرکننده اعصاب سامرز قسمتی از مجموعه پیشرفت هایی است که تحقیقات در مورد لطمه نخاعی را قوت بخشیده است. در سال ۲۰۱۸ آزمایشگاه هایی در کنتاکی، مینه سوتا و سوئیس خبرساز شدند. محرک هایی که در اصل برای درمان دردهای مزمن طراحی شده بودند به حدود ۱۲ نفر که فلج شده بودند کمک کرد تا بار دیگر انگشتان پای خودرا حرکت دهند، پایشان را خم کنند یا با کمک یک تکیه گاه حرکت کنند. به نظر می آید این دستگاه ها مزایای گسترده تری نیز دارند. تعدادی از شرکت کنندگان مطالعه شاهد بهبود در فشار خون، کنترل روده و مثانه بودند. مواردی که افراد مبتلا به ضایعه نخاعی با آن به مشکل برمی خورند و برای این افراد اهمیت زیادی دارد. در بعضی موارد حتی بعد از قطع تحریک الکتریکی این بهبود ادامه داشت.
نتایج به دست آمده امیدها را برای بهبود کیفیت زندگی افرادی که برای سال ها یا دهه ها فلج شده بودند تقویت کرده است و یافته ها موجب تغییر باورهای متعارف در مورد لطمه نخاعی شده است.


الگویی برای پیشرفت
راهی که به تکان خوردن انگشت سامرز ختم شد از حرکت گربه ها روی تردمیل شروع شد.
در دهه ۱۹۷۰ میلادی، "ادگرتون"(Edgerton) آغاز به کار بر روی یک مدل برای درک حرکت کرد. گربه هایی که گرفتار لطمه نخاعی شده اند را می توان بر روی یک تردمیل به حالت معلق قرار داد و با هدایت پاهایشان باردیگر به آنها راه رفتن آموخت. این حیوان ها با تمرین می توانستند سرعت خودرا با تردمیل تنظیم کنند و حتی تغییر جهت دهند بدون آن که نیازی به فرمان مغز باشد. شبکه ستون فقرات، آنها را به سمت جلو هدایت می کرد.
این شبکه عصبی که "مولد الگوی مرکزی"(central pattern generator) نام دارد حرکات آنها را کنترل می کرد و ادگرتون می خواست نحوه کار آنرا بداند.
در سال ۱۹۹۳ زمانی که هارکما به آزمایشگاه ادگرتون پیوست علاقه زیادی به ستون فقرات نداشت اما زمانی که هارکما آغاز به کار با گربه ها کرد مجذوب نحوه بازیابی توانایی حرکت در آنها شد.
"ادگرتون"، هارکما را مامور کرد تا آزمایشی مشابه را بر روی انسان هایی که گرفتار لطمه نخاغی بودند انجام دهد تا شاید تمرینات منظم موجب فعال شدن یک مولد الگوی مرکزی در آنها شود و آنها نیز توانایی راه رفتن را بازیابند.
"ادگرتون"، هارکما را مامور کرد تا آزمایشی مشابه را بر روی انسان هایی که گرفتار لطمه نخاغی بودند انجام دهد تا شاید تمرینات منظم موجب فعال شدن یک مولد الگوی مرکزی در آنها شود و آنها نیز توانایی راه رفتن را بازیابند.
این آزمایش تا حدودی جواب داد. این روش به کسانی که گرفتار لطمه نخاعی به ویژه لطمه های خفیف تر بودند کمک کرد تا بار دیگر توانایی حرکتی خودرا بهبود بخشند. اما هارکما و ادگرتون به دنبال اثر بزرگ تری بودند. محرک های اپیدورال که جریان را به نواحی پایینی نخاع می رساندند به نظر گزینه ی مناسبی می آمدند.
این دستگاه ها از دهه ۱۹۶۰ میلادی برای درمان دردهای مزمن مورد استفاده قرار می گرفتند. اما حالا پژوهشگران به شواهدی از توانایی بیشتر این دستگاه دست یافته بودند. برای مثال این محرک ها در افرادی که گرفتار لطمه نخاعی بودند میزان اسپاسم های غیر ارادی را کاهش می دادند و حتی در یک مطالعه شواهدی از اثرگذاری محرک ها بر ایجاد توانایی حرکت ارادی در افرادی که گرفتار لطمه های نقص نخاعی بودند، مشاهده شد. این افراد بطور کامل اتصال نخاعی خودرا از دست نداده و میزانی از احساس و حرکت را در نیم تنه پایینی حفظ نموده بودند.
در سال ۲۰۰۲، محققانی از آریزونا گزارش کردند که یک مرد ۴۳ ساله با لطمه نخاعی را روی تردمیل درحالی که ستون فقراتش را تحریک می کردند قرار دادند. او نیز مصدومیت ناقص داشت و توانست بعد از تمرین و تحریک راه برود.
هارکما و ادگرتون نیز آغاز به بحث در مورد امکان استفاده از نگاهی مشابه کردند و تنها به یک بیمار آزمایشی نیاز داشتند و سامرز همان فرد بود.
تابستان ۲۰۰۶ بود. سامرز که بازیکن بیسبال تیم دانشگاه ایالتی اورگن بود به علت لطمه دیدگی، مسابقات قهرمانی را از دست داده بود و سخت در تلاش بود تا برای فصل آینده آماده شود. در همین بحبوحه بود که ماشینی به او برخورد کرد. او چیز زیادی از اقامت یک ماهه اش در بیمارستان به یاد نمی آورد اما جملات پزشکان را به یاد دارد. "تو هیچ گاه باردیگر راه نخواهی رفت و دیگر چیزی را احساس نخواهی کرد"
سامرز چیز زیادی از اقامت یک ماهه اش در بیمارستان به یاد نمی آورد اما جملات پزشکان را به یاد دارد. "تو هیچ گاه باردیگر راه نخواهی رفت و دیگر چیزی را احساس نخواهی کرد"
سامرز اما این حرف ها را باور نکرد و دست از تلاش برنداشت. بعد از یک سال توانبخشی جدی او کمی احساس در اندام هایش پیدا کرد اما همچنان قادر به حرکت دادن نیم تنه پایینی خود نبود. مصونیت او لطمه کامل نخاعی درنظر گرفته شد با این وجود خانواده او بیش از ۲۰۰ ایمیل به مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان ارسال کردند و در نهایت او با هارکما ملاقات کرد. سامرز بیش از دو سال در لوئیزویل تحت درمان بازتوانی قرار گرفت تا مشخص شود آیا می تواند بدون تحریک عصبی بهبود یابد یا خیر و در نهایت در دسامبر سال ۲۰۰۹ تیم هارکما به او یک محرک اپیدورال متصل کردند. آنها آرایه ای ۱۶ الکترودی در فضای بین مهره ها و نخاع او قرار دادند. یک سیم این آرایه را به یک محرک وصل کرد. دستگاهی قابل شارژ که پژوهشگران از راه دور آنرا کنترل می کردند.
زمانی که پژوهشگران محرک را روشن کردند، سامرز بطور ناگهانی احساس سوزن سوزن شدگی کرد. بعد از گذشت سه روز پژوهشگران تلاش کردند که او را روی پاهایش نگه دارند. در ابتدا سیم هایی تمام وزن او را نگه می داشت، پژوهشگران سپس به تدریج حمایت سیم ها را کاهش دادند تا جایی که سامرز بطور مستقل روی پاهایش بایستد.
این اتفاق موجب شور و هیجان زیادی برای او و خانواده اش شد اما این شور و اشتیاق در مقابل اتفاقی که شش ماه بعد برای او افتاد چیزی نبود. تیم هارکما امیدوار بود که محرک بتواند شبکه عصبی مورد نیاز برای قدم برداشتن را در او فعال کند اما آنها انتظار فعال شدن ارتباط مغز و اندام ها را نداشتند.
هنگامی که هارکما و همکارانش جزییات پرونده سامرز را در سال ۲۰۱۱ منتشر نمودند خیلی از دانشمندان به آنها شک داشتند. اما به تدریج شواهد افزایش پیدا کرد. هارکما و تیمش مطالعه ی دیگری در سال ۲۰۱۴ منتشر نمودند که شامل سامرز و سه فرد دیگر می شد که دو نفر آنها هیچ حرکت یا احساسی در نیم تنه پایینی خود نداشتند. همه ی آنها توانستند بار دیگر برخی حرکات را بازیابند و به دنبال آنها افراد دیگری این رویکرد را پیش گرفتند.
"گرگوار کورتین"(Grégoire Courtine) عصب شناس در مؤسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان(EPFL) در سال ۲۰۰۸ برای مطالعه تحریک اپیدورال در جوندگان و در نهایت ماکاک های رزوس به اروپا سفر کرد.
در سال ۲۰۱۵ او احساس کرد که آماده آزمایش این فناوری بر روی انسان ها است. تیم او نیز از محرک مشابه هارکما بهره برد اما آنها نرم افزار این دستگاه را بهبود بخشیدند تا بتواند الگوهای تحریک را همزمان با راه رفتن فراهم آورد. تفاوت دیگر آزمایش های آنها در بیماران بود. این گروه کسانی که گرفتار صدمات ناقص بودند را نسبت به کسانی که کاملا لطمه دیده بودند، به امید بهبودی آسان تر مورد بررسی قرار دادند.
در همین حال ادگرتون به گروه سوم در کلینیک مایو(Mayo) کمک کرد تا آزمایش دیگری انجام دهند.
در سال ۲۰۱۶، "کندال لی"(Kendall Lee) جراح مغز و اعصاب کلینیک مایو، "کریستین ژائو"(Kristin Zhao) دانشمند توانبخشی و همکارانشان تصمیم گرفتند تا نتایج هارکما را تکرار کنند. آنها دو داوطلب را انتخاب کردند که قبل از کاشت ایمپلنت نزدیک به شش ماه فیزیوتراپی انجام داده بودند و سپس برای ۱۰ ماه دیگر با استفاده از محرک تحت درمان قرار گرفته بودند. هدف نشان دادن این مورد بود که تحریک و تمرین می تواند توانایی آنها برای ایستادن و حرکت را بهبود بخشد. اما داوطلب اول با چنان سرعتی به این هدف دست یافت که پژوهشگران تصمیم گرفتند راه رفتن را نیز به اهداف بیافزایند.
در پاییز سال ۲۰۱۸، سه تیم نتایج به دست آمده از آزمایش هشت داوطلب را منتشر نمودند. در مجموع شش نفر از آنها توانستند با استفاده از سیم نگهدارنده، عصا یا نرده های دو طرفه، راه بروند. دو مورد دیگر نیز توانستند بطور مستقل بنشینند و بایستند و یک نفر توانست با کمک روی تردمیل قدم بردارد.


امیدها زنده می شود
این زمینه پیش از این نیز پیشرفت هایی داشته است. "کریستوفر ریو"، بازیگر و یکی از شناخته شده ترین چهره ها با لطمه نخاعی است. او اعتقاد راسخ داشت که به لطف حوزه رو به رشد سلول های بنیادی می تواند روزی راه برود. وی در مصاحبه ای در سال ۲۰۰۱ و سه سال قبل از فوتش اظهار داشت: من می دانم که برای صدمه ای که دارم درمانی خواهد آمد. اما نزدیک به دو دهه بعد هنوز این درمان به وجود نیامده است. او مشتاقانه برای تامین بودجه تحقیقات سلول های بنیادی به امید درمان لطمه های عصبی سخن می گفت. فیلم ها نشان داده است که موش های فلج که به ستون فقرات آنها سلول هایی تزریق شده است بطور معجزه آسایی توانستند راه بروند. درمانی که به نظر به نظر در دسترس می رسید اما مشخص شد که تکرار آن نتایج در انسان ها دشوار است.
به نقل از "کیت نانسی"(Keith Tansey) متخصص مغز و اعصاب، بااینکه آزمایش های انسانی با سلول های بنیادی در حال انجام می باشد و تعدادی از آنها نتایج امیدوارکننده ای نشان می دهند اما هیجان برای این رویکرد از جانب سرمایه گذاران، بیماران و پژوهشگران کاسته شده است.
سایر روش هایی که فناوری پیشرفته ای دارند مانند رابط های مغز و ماشین نیز هنوز درحال توسعه هستند.
در مورد این روش نیز هنوز سوال های زیادی مطرح است. این که چرا تعدادی از اثرات مثبت آن حتی بعد از قطع تحریک عصبی ادامه دارند. این مورد نشان دهنده آنست که در خیلی از افرادی که لطمه عصبی کامل برای آنها در نظر گرفته شده است، برخی مسیرهای عصبی برای کنترل حرکتی هنوز باقی مانده اند و تحریک اپیدورال نورون ها را تحریک پذیرتر می کند. جریان الکتریکی نورون ها را مجبور به ارسال پیام عصبی و انقباض ماهیچه می کنند. درباره این که چرا اثرات در بعضی از افراد باقی می ماند چندین توضیح ممکن وجود دارد. تحریک ممکنست به فرد امکان شرکت کامل در توانبخشی و تقویت عضلات و اتصالات اعصاب بوسیله ورزش را بدهد و یا شاید موجب افزایش انعطاف پذیری و اتصال مجدد اعصاب حول محل لطمه دیدگی شود. این احتمال قابل توجهی است برای اینکه می تواند به این معنا باشد که امکان بهبود در طول زمان وجود دارد.
با این وجود پژوهشگران هنوز نمی دانند چه کسانی بیشترین سود را از این درمان می برند. هارکما می گوید که همه ی ۲۰ فردی که ایمپلنت را در لوئیزویل دریافت نمودند موفق به انجام حرکاتی ارادی شدند. اما تانسی می گوید که همه ی افراد مبتلا به لطمه نخاعی بهبود نمی یابند. او به دنبال راهی برای نظارت بر افراد است برای اینکه قرار دادن ایمپلنت درون ستون فقرات موضوع بی اهمیتی نیست و می تواند خطراتی داشته باشد.
هارکما می گوید که همه ی ۲۰ فردی که ایمپلنت را در لوئیزویل دریافت نمودند موفق به انجام حرکاتی ارادی شدند. اما تانسی می گوید که همه ی افراد مبتلا به لطمه نخاعی بهبود نمی یابند.
بااینکه این محرک ها توسط سازمان غذا و دارو ایالات متحده برای درمان دردهای مزمن تایید شده اند اما گاهی موجب ایجاد عوارض جانبی ناخواسته و حتی خطرناک می شوند. دریافت کنندگان گزارش دادند که گرفتار شوک یا سوختگی شده اند و لطمه عصبی دیده اند که منجر به ضعف عضلات یا فلج شده است. تحقیقاتی که در سال ۲۰۱۸ توسط آسوشیتدپرس انجام شد نشان داد که از سال ۲۰۰۸ حدودا ۸۰ هزار مورد لطمه توسط محرک ها گزارش شده است.
خطراتی نیز ممکنست افراد مبتلا به لطمه نخاعی را که بیشتر مستعد مبتلاشدن به عفونت هستند و تراکم استخوان پایینی دارند، تهدید کند. یکی از شرکت کنندگان تیم هارکما در آخرین مطالعه گرفتار شکستگی لگن شد و چندین جراحی انجام شده روی او منجر به عفونت شد.


تمرکز رو به جلو
تقاضا برای درمان های جدید موجب ایجاد صنعت توریسم پزشکی برای لطمه های نخاعی شده است. در بیمارستان مرکز پزشکی جهانی در بانکوک به هر کسی که تحریک اپیدورال معیارهایش را برآورده کند و البته از پس پرداخت بیش از ۷۰ هزار دلار بر بیاید، این خدمات ارائه می شود. با این وجود کورتین به افراد مبتلا به لطمه دیدگی نخاعی در مورد انجام تحریک اپیدورال خارج از مطالعات بالینی هشدار می دهد. او می گوید که شاهد کاشت ایمپلنت در نواحی اشتباه بوده است. او می گوید: خیلی زود است.
تانسی نیز می ترسد که درمان های پشتیبانی نشده ی کلینیک ها کارساز نباشند و تحقیقات را به حاشیه برانند.
برای دانشمندان هنوز تمرکز بر انجام تحقیقات اهمیت دارد. تیم هارکما به جذب داوطلبین ادامه می دهند و پروژه ای جهت بررسی اثر تحریک و تمرین بر عملکرد روده و مثانه شروع کرده اند.
در همین حال کورتین شرکتی به نام "GTX Medical" در هلند تأسیس کرده است تا یک محرک سفارشی برای افراد مبتلا به ضایعات نخاعی بسازند. او امیدوار است که این فناوری طی چند سال آینده آماده شود.
سامرز نیز بر قرار دادن یک پا جلوی پای دیگر تمرکز کرده است. بعد از آن که مطالعه اولیه به انتها رسید او کنتاکی را ترک کرد و به اطراف ایالات متحده نقل مکان کرد. وی در سال ۲۰۱۸ به لوئیزویل بازگشت تا در مطالعه دیگری با تمرکز بر ایستادن، قدم زدن و حرکت ارادی شرکت نماید. او دومین محرک خودرا دارد و به پیشرفت ادامه می دهد اما هنوز درحال انجام آزمایش است و نمی تواند در پارک قدم بزند یا حتی در آپارتمانش راه برود.
حالا در سال ۲۰۲۲ پروفسور کورتین خبر از راه رفتن سه فرد فلج با کمک این ایمپلنت ها داده است. این دستگاه با تحریک ناحیه ای از نخاع که عضلات تنه و پا را فعال می کند، کار می کند و به قدری اثربخش بوده است که بیماران تنها یک روز بعد از فعال کردن آن توانستند بایستند و راه بروند.
این ایمپلنت بوسیله هوش مصنوعی کنترل می شود و نورون ها را بوسیله یک ضربان ساز که درون شکم فرد قرار گرفته است، فعال می کند.
کورتین می گوید: ایمپلنت نرم و جدید ما بگونه ای طراحی شده که زیر مهره ها و مستقیما روی نخاع قرار می گیرد. آنها می توانند نورون های تنظیم کننده گروه خاصی از عضله را فعال کنند. با کنترل این ایمپلنت ما می توانیم کاری مشابه مغز انجام دهیم و نخاع را به همان طریق فعال نماییم و بیمار می تواند بطور طبیعی بایستد، راه برود، شنا یا دوچرخه سواری کند.
وی ادامه داد: بیماران می توانند فعالیت مورد نظر را روی تبلت انتخاب کنند و دستورالعمل های مربوطه به ضربان ساز قرار گرفته در شکم منتقل می شود.
تا کنون ۹ نفر به کمک این فناوری توانایی راه رفتن پیدا کرده اند اما از آنجائیکه این وسیله بسیار پیچیده است هیچ یک از آن برای انجام فعالیتهای روزانه استفاده نمی کنند بلکه از آن بعنوان روشی برای تقویت عضلات و بهبود سلامت استفاده می نمایند.
با این وجود به نقل از او هنوز راه درازی جهت استفاده از این تکنولوژی در زندگی روزمره در پیش است.




منبع:

1401/01/10
12:14:16
5.0 / 5
198
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۵ بعلاوه ۳
گروه هوش مصنوعی
iagrp.ir - مالکیت معنوی سایت گروه هوش مصنوعی متعلق به مالکین آن می باشد