تتصف الجراحه التي يجب اللجوء اليه لزرع الاقطاب الكهربائيه اللازمه لاجراء عمليه التحفيز العميق للدماغ، بانها ذات طابع علاجي "جائر" ويمكن ان تترتب عليها مضاعفات كذلك وتفيد الاحصاءات بان العالم يشهد سنويا تركيب 1.25 مليونا من هذه الاجهزه، التي تؤدي الاستعانه بها لان يشعر من يعانون من اضطراب في ضربات القلب، بتحسن كبير في "نوعيه" حياتهم، كما يعيد ذلك متوسط الحياه المتوقع لبعض الاشخاص، الي معدلاته المعتاده. ومع ان هذا الجهاز تطور بشكل مطرد علي مدار العقود الماضيه - تحديدا منذ ان تم تركيب اول نموذج منه قابل للزرع بشكل كامل في جسم الانسان عام 1958 - فان الفكره الرئيسيه التي تقف وراء عمله لم تتغير. فالاقطاب الكهربائيه المزروعه في اطاره، تراقب نبضات قلبك، وحينما تجد انها باتت تتسم بطابع غير مالوف، يصدر الجهاز نبضات كهربائيه تحفز عضلات القلب علي الانقباض، حتي تواصل ضخ الدم لمختلف انحاء الجسم. ويتولي هذا الجهاز ضمان ان يواصل قلبك نبضه بايقاعه المعتاد نفسه في كل الحالات، سواء كنت نائما او حتي مشاركا في سباق للماراثون. لكن هناك من يري ان بوسع جهاز تنظيم ضربات القلب، القيام بما هو اكثر بكثير من مجرد دفع انسجه القلب الي العمل، عندما تفشل في القيام بذلك من تلقاء نفسها. فبراي هؤلاء، يمكن لجهاز مثل هذا مزروع في الجسم، مراقبه الحاله الصحيه للانسان، ورصد المؤشرات التي تفيد باصابته بالمرض، والمساعده علي التعامل مع الامراض المزمنه، بل وتوفير اشكال جديده من العلاج، التي قد يتسني لنا في المستقبل، تحميلها ببساطه كما نحمل التطبيقات الموجوده علي هواتفنا الذكيه. مواضيع قد تهمك نهايه وهكذا، قد يصبح بوسعنا محاربه امراض مثل السكري والتهاب المفاصل والشلل الرعاش ، عبر استخدام جيل جديد من الاجهزه الحديثه الشبيهه بجهاز تنظيم ضربات القلب، والتي تستفيد بشكل مباشر من شبكه الاعصاب الممتده في كل مكان من جسم الانسان. ويمكن لهذه الادوات الالكترونيه كذلك، تحسين قدرتنا علي مواجهه اي مشكلات نعاني منها في المثانه، وتمكيننا من التعامل مع الالام، التي قد نشعر بها بشكل افضل. ثمه امال في ان تؤدي اجهزه تنظيم ضربات القلب مهام اكثر بكثير من مجرد ضمان ان ينبض قلبك بشكل سليم وفي الوقت الراهن، تعكف بعض الشركات علي تطوير جيل جديد من الادوات الطبيه التي تزرع في الجسم، مثل شركه "بيوس" الناشئه العامله في مجال الطب الحيوي. ويقول اوليفر ارميتاج، احد مؤسسي الشركه والمسؤول عن القسم العلمي فيها: "ادي مبتكرو جهاز تنظيم القلب عملا عظيما علي صعيد مواجهه مشكله عدم انتظام ضرباته، لكنهم لم يتعاملوا مع مشكلات من قبيل ارتفاع ضغط الدم، وغير ذلك من الكثير من الامراض والحالات المرضيه المزمنه". فكيف يمكن ان نزيد فعاليه هذا الجهاز؟ علينا في البدايه ادراك ان الجسم البشري يحتوي - بشكل طبيعي - علي اجهزه تتولي ضبط ايقاعه، وهي عباره عن شبكه من الاسلاك البيولوجيه، التي نسميها "اعصابا"، وهي ترسل اشارات كهربائيه جنبا الي جنب مع رسائل كيمياويه الي كل الاعضاء والانسجه الرئيسيه لدينا. ومنذ نحو 20 عاما، يسعي الباحثون في مجال علمي، يطلق عليه اسم "الالكترونيات الحيويه"، للاستفاده علي نحو اكبر وبشكل مباشر من هذه الاشارات والرسائل. وتمثل الادوات الالكترونيه، التي ابتكرت من جانب المتخصصين في هذا المجال، تطويرا لاجهزه تنظيم ضربات القلب. وتستهدف استنساخ الاشارات العصبيه، وكذلك التفاعل مع الجسم للتحكم في نشاط الدوائر العصبيه المصابه بخلل، والتي تزيد نسبه الاصابه بالمرض. ومن بين النماذج المعروفه لهذه الادوات، الاجهزه المستخدمه في ما يعرف بـ "التحفيز العميق للدماغ"، والتي تحمل اسم "مولد النبض المزروع"، وتساعد علي السيطره علي المشكلات الصحيه الناجمه عن الاصابه بالشلل الرعاش، من قبيل التحرك بشكل متصلب او الارتجاف خلال الحركه، اذ ترسل في هذه الحاله اشاره كهربائيه الي الدماغ، لمعالجه ذلك الامر. كما يمكن استخدام "مولد النبض المزروع"، في علاج امراض مثل الصرع، اذا فشلت العقاقير الدوائيه في تحقيق هذا الهدف. لكن المشكله تكمن في ان الاجهزه التي ابتكرها علماء "الالكترونيات الحيويه" لزرعها في الجسم، لا تتسم بـ "الذكاء" الكافي، في ضوء انها لا تاخذ في الحسبان، بعض التغيرات المهمه التي تشهدها اجسامنا. ويعود ذلك الي ان العلماء طالما عانوا الامرين، لكي يفهموا بدقه انماط الاشارات العصبيه، التي تؤثر علي صحتنا، وتعرف باسم "المؤشرات الحيويه العصبيه". وبوسعنا اعتبار "المؤشرات الحيويه" بمثابه المفردات التي تؤلف اللغه التي "تتحدث" بها اجسامنا. وتمثل "المؤشرات الحيويه العصبيه" احد انواعها. وكلما فهمنا هذه المؤشرات بشكل اكبر، صار بمقدورنا الشروع في فهم لغه الجهاز العصبي لدينا، وما الذي يخبرنا به عما يجري بداخلنا. كما ان فهم الاشارات العصبيه، يجعل بمقدورنا "الحديث" مع اجسادنا "والرد" عليها، باستخدام الاجهزه المزروعه فيها، تلك التي توفر للمرضي "طرقا علاجيه تعمل بشكل مستقل"، من خلال تحفيز اعصاب بعينها في اجسامهم. ولا يصعب علي المرء ادراك سبب جاذبيه مثل هذه الاجهزه، اذ ان اداءها لعملها علي النحو الصحيح، سيجعلها قادره علي ان تراقب تلقائيا ما يجري في الجسم، ويمكنها من ان توفر - بشكل تلقائي كذلك - العلاج لما يصيب المرء من امراض، دون ان يعي المريض نفسه ذلك. يشكل المرضي الذين ينسون تناول العلاج بجرعته الصحيحه وفي وقته المحدد، ضغطا كبيرا علي الاجهزه المعنيه بتقديم الخدمات الطبيه في مختلف انحاء العالم ويقول ارميتاج في هذا الشان: "يعالج جهاز تنظيم ضربات القلب هذه المشكله بالطريقه نفسها التي تعالجها بها العقاقير الدوائيه المستخدمه لهذا الغرض. لكن لدي الجهاز امكانيات اكبر، لان استخدامه يعفي المريض من التفكير في المشكله المرضيه، التي يعاني منها من الاصل". ويمكن ان تساعد الاستعانه بذلك الجهاز المتطور علي تجنب مشكلات، من قبيل عدم التزام المرضي بالادويه الموصوفه لهم، سواء فيما يتعلق بتوقيت تناولها او بجرعتها. وتكشف دراسات النقاب عن ان عدم الالتزام بالجرعه المقرره، ادي في الولايات المتحده وحدها، الي حدوث نحو 125 الف حاله وفاه، كما تسبب في 10 في المئه من حالات نقل المرضي للمستشفيات. ومن هذا المنطلق، يفترض ان يكون بمقدور الجيل الجديد من الاجهزه القابله للزرع في الجسم، مراقبه الوضع الصحي للانسان وتوفير العلاج له كلما كان ذلك ضروريا، وذلك عبر فك شفره الرسائل، التي تمر عبر جهازه العصبي والتفاعل مع المعلومات التي تتضمنها. فاستقراء اشارات جهازك العصبي، يجعل بوسع الجهاز المزروع في جسمك، التعرف علي التغير الذي يطرا علي هذه الاشارات، نتيجه ممارستك لبعض التدريبات الشاقه مثلا، ومن ثم زياده عدد ضربات قلبك للتماشي مع مستوي النشاط البدني الذي تبذله في هذه الحاله. اما اذا كانت ضربات قلبك بحاجه الي ان تتباطا تدريجيا مع تقدمك في العمر، فبمقدور الجهاز جعلها تتوافق مع هذا التغير الفسيولوجي. وبجانب هذا وذاك، يمكن لمثل هذه الاجهزه، تنبيه الاطباء بان ازمه قلبيه ما، في طور التشكل داخل جسدك، وهو ما يتيح لهم الفرصه للتدخل في الوقت المناسب. لكن ثمه مشكلات تكتنف ذلك، في ضوء ان البيانات العصبيه تتسم بالتعقيد والفوضي بشكل هائل. فالقلب البشري - علي سبيل المثال - لا يعمل في الفراغ، وانما يتاثر بعوامل اخري ورسائل تاتيه من اعضاء مختلفه في الجسم، مثل مدي سرعه تنفس صاحبه وطبيعه الطعام الذي تناوله للتو وغير ذلك. ولذا فاذا اردنا فك شفره هذه المعلومات بشكل دقيق، سنحتاج للحصول علي مزيد من البيانات العصبيه، وان تكون لدينا تقنيات افضل للتفسير والفهم، ما سيجعل بمقدورنا الاستماع الي "المفردات الصحيحه" الوارده لدينا من داخل اجسادنا، وهي المفردات الضروريه لفهم اللغه التي يتحدث بها الجسم. وقد لجات شركه "بيوس" لشكل من اشكال الذكاء الاصطناعي يعرف باسم "التعلم الالي" لمساعدتها علي تحقيق هذا الهدف. وفي هذا الاطار، يعكف فريق من الباحثين التابعين للشركه، علي تسجيل البيانات العصبيه الخام من خلال وسائط عصبيه طورتها الشركه، ووضع هذه البيانات بموازاه تسجيلات تخص اشارات فسيولوجيه، مثل معدل ضربات القلب ومستويات ضغط الدم والجلوكوز ودرجه حراره الجسم ومستوي النشاط البدني. وتمكن الباحثون من وضع جدول زمني يتضمن البيانات العصبيه وتلك الفسيولوجيه، التي حدثت بشكل متزامن علي مدار شهور، وذلك بهدف توفير قدر كبير من البيانات، بما يسمح لخوارزميات الذكاء الاصطناعي برصد الانماط التي تشير الي وجود مؤشرات حيويه عصبيه مستمره. كما يستهدف ذلك تمكين تلك الخوارزميات من التعرف علي الكيفيه التي تتفاعل بها هذه المؤشرات الحيويه، مع التغيرات التي تطرا علي عمل هذا الجهاز من اجهزه الجسم، او ذاك. قد يساعد استخدام تقنيات "التعلم الالي" الاجهزه المزروعه للتفاعل مع الاعصاب في الجسم، علي ان تصبح اكثر فعاليه في التعامل مع الاعراض المرضيه التي تصيب المرء او مع انماط حياته ويشرح ارميتاج ما تقوم به شركته في هذا الشان بالقول: " ما نقوم به في هذا المضمار، يتمثل في تزويد الادوات الطبيه المزروعه في الجسم، بخوارزميات متطوره وقدرات متعلقه بـ 'التعلم الالي'". ويؤدي اكتساب تلك الخوارزميات مزيدا من المعلومات حول مريض ما، الي تمكينها من بلوره "استجابات تلقائيه تتلاءم مع حالته الصحيه واحتياجاته تحديدا". كما ان بمقدور "الوسائط العصبيه ثنائيه الاتجاه" التي طورتها شركه بيوس، رسم "صوره اكلينيكيه" للمريض بمرور الوقت، وتحديد الكيفيه التي يتطور بها مرضه، ما يسمح للاطباء بوضع برنامج رعايه يتناسب مع حالته بدقه، لا ان تكون خطط الرعايه هذه عامه، ولا تراعي الاختلافات بين المرضي. ويقول ارميتاج: "نحن نتطلع بشكل اساسي الي كيف يمكننا توفير طرق علاجيه فعاله وقادره علي التعامل مع الامراض المزمنه، عبر استخدام الخوارزميات التي تجعلنا قادرين علي الاستفاده من الجهاز العصبي ومكوناته، بدلا من ان نعتمد فقط علي المستحضرات الطبيه". وخلال الاعوام القليله المقبله، ستخضع الاجهزه التي تطورها "بيوس"، الي اختبارات اكلينيكيه يستخدم فيها البشر. لكن ارميتاج يتوقع ان نري في فتره تتراوح بين عامين وخمسه اعوام "ادوات طبيه قابله للزرع في الجسم، تم تكييفها لكي تلاءم حاله كل مريض"، ويمكن استخدامها لعلاج مجموعه متنوعه من الامراض والمشكلات الصحيه، التي تشمل ارتفاع ضغط الدم والاصابه بالسكري ومتاعب المثانه والشعور بالام مزمنه. وتامل الشركه في ان توفر منتجاتها في نهايه المطاف قاعده، يمكن للاطباء البناء عليها لتطوير طرق علاجيه جديده، بما يحول الحاله المرضيه المزمنه الي مجرد معادله خوارزميه لا اكثر. ويوضح ارميتاج ذلك قائلا: "التقنيه التي نطورها تشكل في واقع الامر برنامجا، يمكننا من ان نقرا وان نكتب له ، وهو ما يجعل الحاله المرضيه التي نعالجها، معادله خوارزميه ليس الا". بدلا من وصف الادويه للمرضي، سيصبح بمقدور الاطباء تطوير خوارزميات يمكن لمرضاهم تحميلها، كما يحملون التطبيقات الخاصه بالهواتف الذكيه لكن ذلك لا ينفي ان كلا من هذه الطرق، سيخضع للاختبارات الطبيه اللازمه، وللاجراءات التنظيميه المناسبه كذلك. في كل الاحوال، يتمثل العنصر الرئيسي لهذا الاسلوب العلاجي الجديد، في القدره علي تحويل المرض الي معادله خوارزميه يمكن التعامل معها، من خلال ارسال رسائل تمر عبر الجهاز العصبي للانسان. ويسخر العلماء تقنيات "التعلم الالي" لفهم كيف يمكن ان يشير وجود مجموعه متنوعه من الدلالات الخاصه بالمؤشرات الحيويه في الدم - مثل مستويات الهرمونات او المواد الكيمياويه الحيويه - الي وجود مشكلات مرضيه بعينها، سواء في القلب او في غيره من اعضاء الجسم. وقد سبق ان استفاد الباحثون من هذه الطريقه، في محاوله فهم اسباب ما تشير اليه الاحصاءات، من ان مرضي السكري اكثر عرضه للوفاه جراء الاصابه بامراض القلب - بواقع الضعف - مقارنه بنظرائهم. فرغم انهم يعرفون ان السكري يضر بالقلب ويقوض قدرته علي توليد الطاقه علي مستوي الخلايا، فلا يزالون غير قادرين علي ان يحددوا بدقه السبب وراء ذلك. لذا اجري فريق بحثي من جامعه ويست فرجينيا الامريكيه مؤخرا، دراسه بشان المؤشرات الحيويه المرتبطه بالاصابه بالسكري، استخدموا فيها خوارزميات "التعلم الالي"، بهدف البحث عن مؤشرات البروتينات والايض الموجوده في عينات انسجه ماخوذه من مرضي بالسكري ومن اشخاص اخرين غير مصابين بالمرض. ويقول كوينسي هاثواي، طالب الطب في الجامعه والذي اجري البحث كجزء من رسالته للدكتوراه: "في البدايه لم نجد اي اختلاف واضح بين المجموعه التي تضم مرضي السكري والمجموعه الاخري الضابطه. لكن استخدام خوارزميات 'التعلم الالي' افسح لنا الفرصه لاستخلاص مزيد من التفاصيل" في هذا الشان. وقد تقود الجهود البحثيه التي يقوم بها هذا الرجل، الي تحسين طرق التشخيص والعلاج المتوافره لمرضي السكري ممن يعانون من مشكلات في القلب والاوعيه الدمويه، اذ ربما تجعل بوسع الطبيب ان يتعرف من خلال فحص عينه من انسجه الجسم، علي امكانيه وجود امراض معينه في القلب، من خلال رصد مؤشرات حيويه بعينها في تلك الانسجه. ومن هنا فان قدرتنا في المستقبل علي تحديد المؤشرات الحيويه بدقه كافيه، سيجعل اختبارا بسيطا لعينه الدم كافيا، لتحديد ما اذا كان شخص ما مريضا بالسكري ويواجه خطر مواجهه مشكلات في القلب ام لا. وتتمثل الخطوه المقبله علي هذا الطريق، في مواصله "تدريب" خوارزميات "التعلم الالي"، من خلال تزويدها بمزيد من البيانات. لكن ذلك ينطوي علي تحديات - كما يقول هاثواي - اذ يتطلب اجراء تجارب قد تشمل الافا من المرضي، لرصد مؤشر حيوي واحد. قد تؤدي التحسينات التي يتم ادخالها علي الاقطاب الكهربائيه التي يتم زرعها في الجسم، الي جعلها قادره علي التعامل مع خلايا عصبيه بعينها، وذلك لتوفير علاجات اكثر دقه بكثير للامراض ويقول جون هولاندر، المشرف علي رساله هاثاوي والاستاذ في ويست فيرجينيا، ان التعرف علي مؤشر حيوي ما، ليس نهايه المطاف، بل ان الامر يستلزم بعد ذلك، دراسه هذا المؤشر جيدا لفهمه علي نحو اكثر شمولا. ويوضح هولاندر قائلا: "الجزء الصعب لا يتعلق حقا بالحصول علي البيانات، وانما فهم ما الذي تعنيه في سياق اوسع نطاقا". غير ان هناك من يرون ان هذا النهج ينطوي علي امكانيات اكبر. من بينهم باحثون في الولايات المتحده، يجرون دراسات حول امكانيه تطوير ادوات علاجيه بمقدورها تعديل النشاط الكهربائي في الاعصاب، لتحسين قدره عدد كبير من اجهزه الجسم علي العمل. ويتوقع هؤلاء الباحثون ان تتاح للاستخدام خلال سنتين او ثلاث، بعض ادوات التحفيز العميق للدماغ، من تلك التي يتم تكييفها علي حسب حاله المريض التي تزرع بداخله وتستهدف معالجه امراض بعينها. ومن بين اكثر الاجهزه الواعده في هذا المضمار، جهاز يتم تطويره لمعالجه الامراض العصبيه مثل الشلل الرعاش او مرض "باركنسون". وللتعامل مع هذا المرض تحديدا، تعكف هيلين برونتي-ستيوارت، مديره مركز ستانفورد لعلاج اضطرابات الحركه في الولايات المتحده، وفريق باحثين تابع لها، علي تطوير منظومه تحفيز عميق للدماغ قابله للتكيف مع حاله المريض، تتضمن ارتداء المصاب بالشلل الرعاش جهاز استشعار حول المعصم، لرصد الاعراض التي قد يصاب بها خلال الحركه مثل الارتجاف والمشي بشكل متصلب. ويرتبط هذا السوار المثبت حول المعصم عبر تقنيه البلوتوث بجهاز مزروع في الدماغ، وهو ما يمكنه من اطلاق اشارات كهربائيه ضعيفه داخل الدماغ، للتعامل مع العرض، الذي يتم رصده بعيد حدوثه بوقت قصير. وتتطلب مراقبه الامراض ومعالجتها بدقه عبر هذا الاسلوب، ان يكون لدي الباحثين القدره علي الاستفاده وبشكل دقيق للغايه، من الخلايا العصبيه كل علي حده. وهو امر تكتنفه صعوبات تتعلق بالتقنيات الخاصه بالاقطاب الكهربائيه التي يتم زرعها واستخدامها في الوقت الحالي، في ضوء ان الاليات المتبعه في هذا الشان الان، تستخدم اقطابا لتحفيز الاشارات تختلف عن تلك التي يتم استخدامها لتسجيلها. ولمواجهه هذه المشكله، يستخدم فريق بحثي من جامعه ملبورن الاستراليه الياف كربون مطليه بالماس، املا في تطوير مصفوفات من الاقطاب القادره علي اداء الوظيفتين معا، بالنسبه لكل خليه عصبيه. وتقول ميلاني ستامب، وهي من بين افراد الفريق: "مع استخدام الاقطاب التي نطورها، ثمه فرصه للتعامل مع الامراض والحالات المرضيه التي توهن صحه الانسان مثل مرض 'باركنسون' ومتلازمه الخرف والالام المزمنه وربما الاكتئاب كذلك". وبطبيعه الحال، يجب ان تكون هذه الاقطاب متوافقه حيويا، اي ان تتقلص نسبه رفض جسم المريض لزرعها فيه. كما يتعين - كما تقول ستامب - ان تخضع لكل الاختبارات الاكلينيكيه المطلوبه، التي ستكشف عما اذا كان هذا النوع الجديد منها، قادرا علي اداء مهامه بكفاءه وامان كذلك ام لا. لكن ربما تكون هناك وسيله لتفادي الحاجه لاجراء اي تدخل جراحي من الاصل. وفي هذا الشان، تقول فلور جلدفست، عالمه الفسيولوجيا العصبيه في احدي الجامعات الهولنديه، انه يتم تطوير تقنيات لتحفيز الدماغ باستخدام "الموجات فوق الصوتيه المركزه"، بما لا يجعل هناك حاجه لزرع اقطاب كهربائيه في الراس. وتوضح بالقول: "يمكن ان يمثل ذلك عونا هائلا للمرضي، نظرا لان زرع الاقطاب الكهربائيه ينطوي دائما علي قدر من المخاطره. لكنه يعني في الوقت نفسه، انه سيصبح من الايسر التحكم في نشاط المخ، بكل ما يترتب علي ذلك من تبعات اخلاقيه". من جهه اخري، ربما ستكون هناك حدود لعدد الامراض التي يمكن معالجتها عبر تدخلات مثل هذه، نظرا لان المخ - كما تقول جلدفست - لا يوجد في صومعه مغلقه بل انه عباره عن "منظومه متشابكه للغايه". وتتمثل المشكله التي تواجه العلماء هنا في القدره علي تطوير وسيله تجعل بوسعهم تحفيز خلايا عصبيه بعينها في اماكن مختلفه، دون ان يؤثر ذلك علي الخلايا المجاوره لها، وهو امر غير متاح في الوقت الحاضر. لكن بالرغم من وجود الكثير من العقبات التقنيه والتنظيميه، التي لا تزال قائمه علي طريق الاستفاده من ذلك الجيل الجديد الذي يجري تطويره من الادوات الطبيه القابله للزرع في الجسم والقادره علي ارسال اشارات للجهاز العصبي، فان تقريرا صدر مؤخرا عن الجمعيه الملكيه في المملكه المتحده، خلص الي ان من شان هذه الاجهزه - عند الانتهاء من تطويرها - تحقيق فوائد واسعه النطاق. وقال التقرير انه من المقرر ان "تصل هذه الادوات خلال العقود المقبله الي مرحله النضج وان يتسع نطاقها بشكل كبير، ما يجعل من المحتمل ان تتفوق في فعاليتها علي المستحضرات الدوائيه في بعض المناطق". ومن هنا قد يجعل ذلك من الممكن ان تصبح زياره الطبيب شيئا من الماضي، وان ينتهي بنا المطاف الي تحميل خوارزميه، بدلا من تناول الدواء، اذا كنا نريد ان نشعر باننا في حاله صحيه افضل. يمكنك قراءه الموضوع الاصلي علي موقع BBC Future
يشكل جهاز تنظيم ضربات القلب الجاري استخدامه حاليا معجزه طبيه، فبامكانه ارسال نبضات كهربائيه لقلب الانسان، كي يواصل الخفقان بشكل منتظم، رغم ان حجمه لا يتجاوز حجم علبه الثقاب.