نافذة جديدة إلى الدماغ البشري

مادة أكثر مرونة

يعدّ الدماغ عضواً حساساً وقوياً بآن واحد. حيث يرتكز كل ما نستطيع القيام به إلى الدماغ. فالجسم البشري مبني من شبكة عصبية، وعندما يحدث الخلل الوظيفي - لسبب أو لآخر - فإن هناك علاجات متوافرة لإصلاح الدماغ. وتعتبر أسلاك الأقطاب الكهربائية إحدى هذه الأدوات الشائعة، والتي يمكن زرعها في الدماغ، ويكون ذلك عادةً لعلاج حالات الصرع أو مرض باركنسون.

وفي حين أن زرعات الأقطاب الكهربائية شائعة إلى حدّ ما، فإن الممارسات الحالية تستخدم الأسلاك التي تكون سميكة نوعاً ما، حيث يبلغ قياس قطرها 1.5 ملم تقريباً. ويمكن لهذه الأسلاك أحياناً أن تصطدم بالأوعية الدموية عند إدخالها، بل وتحدث تلفاً في خلايا الدماغ خلال هذه العملية. وعلاوة على ذلك، فإن أسلاك الأقطاب الكهربائية أيضاً قاسية جداً وغير مرنة. كما أنها قد تسبب التهاب الدماغ، ويمكن - بعد فترة من الوقت - أن تصبح مغطاة بالخلايا المناعية التي تقلل من فعاليتها إلى حد كبير.

ومن الضروري إدخال مادة أصغر وأكثر ليونة، وهنا جاءت الأنابيب النانوية الكربونية. حيث تقوم هذه المادة المستقبلية بالتأكيد، بإحداث تغيير في مجال تصغير الأجهزة، بدءاً من الترانزستورات الصغيرة إلىأدوات تعديل الجينات.

ويذكر بأن قطر الأنابيب النانوية الكربونية يبلغ جزءاً من الألف من قطر الأسلاك العادية (أو واحد من المليار من المتر). وكانت المشكلة الوحيدة أنها لينة جداً، مما يصعّب من إدخالها إلى الدماغ. ويقول جاكوب روبنسون من جامعة رايس في هيوستن بولاية  تكساس: "إن الأمر أشبه بمحاولة غرز المعكرونة الرطبة في وعاء من حلوى الجيلاتين". وتعمل جامعة رايس على العديد من المشاريع التي تنطوي على الأنابيب النانوية الكربونية.

ولحسن الحظ، فقد تمكن فريق روبنسون من اكتشاف وسيلة لجعل الأنابيب النانوية الكربونية قاسية بشكل مؤقت. وكان الأساس يكمن في جهاز له قناة صغيرة من المياه المتدفقة والتي تمتلئ وتؤدي إلى قساوة السلك. ولا تنحني هذه الأنابيب النانوية أو تنكسر عند إدخالها في الدماغ لأن الأنسجة المحيطة تساعد في الحفاظ عليها سليمة.

حقوق الصورة: فيكتور هابيك فيجنز / جيتي

مراقبة وعلاج بصورة أفضل

تمكن الباحثون من استخدام هذا الجهاز لزرع الأقطاب الكهربائية النانوية بنجاح عند الفئران. وقال الفريق في حديثه خلال إحدى ورشات العمل لجمعية مهندسي الكهرباء والاتصالات (IEEE) في سان  دييغو في نوفمبر الماضي بأنه لم يبدُ أن هناك أي تلف في أدمغة الفئران. وبالتأكيد، يلزم إجراء المزيد من الاختبارات قبل استخدام هذه التقنية في التجارب السريرية على البشر.

وتعدّ هذه الأداة واعدة، ولها تطبيقات كبيرة في علاج الأمراض العصبية. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذه الأقطاب الكهربائية النانوية أن تسمح لعلماء الأعصاب بدراسة نشاط الدماغ على مدى فترات طويلة من الزمن. وهذا أحد الأمثلة فقط على كيف أن المواد النانوية تحدث ثورة في مجال البحث الطبي والإجراءات العلاجية.

كما أن هذه ليست المرة الأولى التي تستخدم فيها الأنابيب النانوية الكربونية في الدماغ. حيث أقرّ أحد الأبحاث السابقة - والذي تم إجراؤه في جامعة رايس  أيضاً - فعليّاً بأن الأنابيب النانوية الكربونية تمنح الدماغ روابط أفضل. كما ثبت أيضاً بأن هذه الألياف النانوية المتوافقة حيوياً هي أفضل المرشحين للأقطاب الكهربائية الآمنة والتي تتفاعل مع الجهاز العصبي للدماغ.

ونظراً لمتانة ومرونة هذه الألياف الأنبوبية النانوية الكربونية، فلا بد بأنها ستقوم بالكثير لصالح الأبحاث الطبية في المستقبل.