نجح علماء في إجراء تجربة لاسلكية عابرة للقارات على رقاقة دماغية مطورة حديثاً، إذ تمكنوا من التحكم بها من شيكاغو الأمريكية إلى داي جون الكورية الجنوبية، على مسافة بلغت 10 آلاف و596 كيلومتراً. وانتقلت الإشارة عبر الإنترنت إلى جهاز كمبيوتر في المختبر الكوري قبل أن تُنقل لاسلكياً إلى الرقاقة المزروعة، وبلغ متوسط زمن استجابة النظام للأوامر 109 ميلي ثانية فقط. وجرت التجربة كاختبار هندسي لإثبات إمكانية تشغيل الرقاقة من بلد مختلف تماماً عن مكان وجودها.
طوّر النظام الذي يحمل اسم “RAPIDO” باحثون من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) وجامعة يونسي في كوريا الجنوبية. والرقاقة المزروعة صغيرة بما يكفي لتحملها فأرة تتحرك بحرية، وتؤدي وظيفتين مختلفتين داخل الدماغ؛ فهي قادرة على إيصال مواد معينة إلى منطقة محددة عبر قناة دقيقة، كما يمكنها إصدار ضوء بواسطة مصباح LED مصغر. ويمكن التحكم بالوظيفتين بشكل مستقل عن بعضهما، أو برمجتهما للعمل في أوقات محددة مسبقاً.
ويتميز نظام “RAPIDO” باحتوائه على خزان قابل لإعادة التعبئة، ما يتيح للباحثين إجراء تجارب طويلة الأمد دون الحاجة إلى عملية جراحية جديدة. قال مهندس الكهرباء في KAIST، جاي-وونغ جيونغ، قائد الدراسة، إن النظام يسمح بإجراء تطبيقات دوائية وبصرية طويلة الأمد على الحيوانات دون الحاجة إلى التدخل المتكرر فيها.
تجربتان منفصلتان على الفئران
اختبر الباحثون وظيفتي الرقاقة الأساسيتين على فئران بعد نجاح إنشاء الاتصال عن بُعد. ففي التجربة الأولى، فحصوا قدرة الجهاز على إيصال الدواء، حيث أُعطيت كميات مختلفة من الكوكايين إلى منطقة “النواة المتكئة” في دماغ الفئران، المرتبطة بآلية المكافأة، ولاحظوا تغيرات مقابلة في حركة الحيوانات تبعاً للجرعات المختلفة. وتكررت التأثيرات نفسها في تجارب أُجريت بعد أسبوعين وثلاثة وأربعة أسابيع من زرع الرقاقة، ما يؤكد قدرة الجهاز على إعطاء جرعات مضبوطة وقابلة للتكرار على مدى أسابيع. وشدد الباحثون على أن هذه التجربة لم تكن تهدف إلى علاج إدمان الكوكايين.
أما التجربة الثانية، فبحثت ما إذا كان الضوء المنبعث من الرقاقة يؤثر على التفضيلات المكتسبة لدى الفئران، باستخدام تقنية “علم البصريات الوراثي” التي تجعل خلايا أو عمليات خلوية معينة تستجيب للضوء. وفي هذه المرة، حُقن الكوكايين في منطقة البطن لدى الفئران بدلاً من إيصاله عبر الرقاقة، بهدف قياس تأثير الضوء المنبعث منها بشكل مستقل. وأظهرت النتائج أن الفئران التي تلقت الكوكايين دون تعرض للضوء فضّلت الحجرة التي ربطتها بالمخدر لاحقاً. لكن في مجموعة أخرى، أدى تفعيل مسار إشارات “RhoA” عبر الضوء المنبعث من الرقاقة أثناء التكييف إلى عدم تطور هذا التفضيل المرتبط بالكوكايين لدى تلك الحيوانات.
ويرى الباحثون أن هذه النتائج تظهر إمكانية استخدام النظام في دراسة علاقات السبب والنتيجة بين تدخلات عصبية محددة والسلوك، لكنهم شددوا على أن النتائج لا تعني أن الرقاقة “تعالج الإدمان”، فهذه التجارب أُجريت على فئران فقط، ودرست تقليل الارتباط المكتسب بين بيئة معينة والمخدر، وهو أمر مختلف عن علاج إدمان قائم. وقال جيونغ إن أكبر عقبة أمام استخدام التكنولوجيا على البشر تتمثل في ضمان السلامة والموثوقية على المدى الطويل، حيث يتطلب أي جهاز قابل للاستخدام البشري اختبارات أكثر شمولاً للتوافق البيولوجي، والغطاء الخارجي للرقاقة، ونظام إيصال الدواء، وآليات الأمان ضد الأعطال المحتملة.
يُشار إلى أن رقاقات دماغية لاسلكية قادرة على إيصال الدواء والضوء طُورت سابقاً، وجربت دراسات سابقة شارك فيها جيونغ رقاقات يمكن التحكم بها عبر الهاتف الذكي وتحتوي على خراطيش دواء قابلة للاستبدال على فئران. لكن ما يميز نظام “RAPIDO” هو الجمع بين عدة مزايا في نظام واحد؛ فهو قادر على إيصال الدواء بشكل متكرر، وتحفيز مناطق دماغية محددة بالضوء، والعمل وفق برمجة مسبقة، والتحكم به عبر الإنترنت من أي مكان في العالم. ويؤكد الباحثون أن التكنولوجيا في مرحلتها الحالية تمثل منصة بحثية للمساعدة في تطوير طرق علاجية مستقبلية، وليست زرعة دماغية سريرية جاهزة للاستخدام البشري.
المصدر: NTV