🧬 biology

Transcranial magnetic stimulation-based brain-computer interface with neurofeedback facilitates motor imagery of different daily life hand actions

تُثبت هذه الدراسة التجريبية لإثبات المفهوم أن واجهة دماغ وحاسوب مبتكرة وشخصية تعتمد على التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، والمدمجة مع التخيل الحركي والارتجاع العصبي، تُمكّن البالغين الأصحاء من تعديل النشاط الدماغي بنجاح وفك تشفير حركات يد معقدة ومتميزة، مما يسلط الضوء على إمكاناتها في إعادة التأهيل العصبي للأفراد الذين يعانون من إعاقات حركية شديدة.

المؤلفون الأصليون: Hsiao-ju Cheng, Olivia Hochstrasser, Eunice Tai, Daryl Chong, Niccolò Voster, Chantal Wunderlin, Ingrid Angela Odermatt, Nicole Wenderoth

نُشر 2026-08-20

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Hsiao-ju Cheng, Olivia Hochstrasser, Eunice Tai, Daryl Chong, Niccolò Voster, Chantal Wunderlin, Ingrid Angela Odermatt, Nicole Wenderoth

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تخيل عالماً يمكن فيه للعقل أن يدرب الجسد حتى عندما لا يستطيع الجسد الحركة. هذا هو الوعد الذي تقدمه واجهات الدماغ والحاسوب، وهو مجال يتعلم فيه العلماء كيفية قراءة الهمسات الكهربائية للدماغ وترجمتها إلى أوامر. لعقود من الزمن، ركز الباحثون على حركات بسيطة، مثل تخيل إغلاق اليد أو فتحها. لكن الحياة اليومية تتطلب مهارات أكثر تعقيداً: تدوير مفتاح، أو إمساك زجاجة، أو التقاط كوب. تتطلب هذه الأفعال رقصة دقيقة ومنسقة للعديد من العضلات، وهو مستوى من التحكم عجزت أدوات قراءة الدماغ القياسية عن التقاطه. يكمن التحدي في حقيقة أن التفكير في الحركة لا يتساوى مع القيام بها؛ فإشارة الدماغ غالباً ما تكون خافتة جداً أو مشوشة للغاية بحيث يصعب تمييز فعل محدد عن آخر دون أن يقوم الشخص بتحريك يده فعلياً.

ولحل هذه المشكلة، لجأ فريق من الباحثين في سنغافورة وسويسرا إلى تقنية تسمى التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة. فبدلاً من الاكتفاء بالاستماع إلى الدماغ فقط، استخدموا ملفاً مغناطيسياً قوياً وُضع على فروة الرأس للنقر بلطف على القشرة الحركية، وهي مركز الحركة في الدماغ. ترسل هذه النقرة تموجاً كهربائياً ضئيلاً عبر الحبل الشوكي إلى عضلات اليد، مما يسبب انقباضة صغيرة قابلة للقياس تُعرف باسم "الجهد الحركي المستحث". ومن خلال قياس هذه الانقباضات، استطاع الباحثون رؤية كيف كان الدماغ يستعد للحركة تماماً. وقد جمعوا ذلك مع التغذية الراجعة العصبية، وهو نظام يُظهر للمستخدم في الوقت الفعلي ما يفعله دماغه، مما يسمح له بتعلم كيفية التحكم في تلك الإشارات. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان بإمكان الأشخاص الأصحاء تعلم المحاكاة الذهنية لثلاثة أفعال يدوية متميزة ومعقدة، وما إذا كان بإمكانهم فعل ذلك بدقة كافية لتكون مفيدة في إعادة التأهيل مستقبلاً.

تضمنت الدراسة اثني عشر شخصاً سليماً خضعوا لسلسة من جلسات التدريب على مدار أسبوعين. في الجلسة الأولى، قام المشاركون بأداء ثلاثة أفعال يدوية محددة فعلياً: إمساك زجاجة، وتدوير مفتاح، وفتح يدهم. سجل الباحثون الاستجابة الكهربائية للدماغ لهذه الحركات الحقيقية لإنشاء "بصمة" فريدة لكل فعل. وفي الجلسات الثلاث التالية، طُلب من المشاركين تخيل أداء هذه الأفعال نفسها دون تحريك أيديهم فعلياً. وخلال تجارب التخيل هذه، كان الملف المغناطيسي ينقر أدمغتهم، ويتم قياس الانقباضات العضلية الناتجة. قام برنامج كمبيوتر بتحليل هذه الإشارات وأخبر المشاركين فوراً ما إذا كانوا يتخيلون الفعل الصحيح بنجاح؛ فإذا نجحوا، تلقوا إشارة بصرية إيجابية، وإذا لم ينجحوا، ظهر لهم عرض يوضح كيف نشاط دماغهم مقارنة بالهدف، مما سمح لهم بتعديل استراتيجيتهم الذهنية.

أظهرت النتائج أن هذا النهج قد نجح. فبعد ثلاث جلسات تدريبية فقط، استطاع المشاركون تعديل نشاطهم الدماغي لإنتاج أنماط متميزة لكل من أفعال اليد الثلاثة. تمكن الكمبيوتر من التمييز بين تخيل إمساك زجاجة، وتدوير مفتاح، وفتح يد، بدقة كانت أفضل بكثير من التخمين العشوائي. كما تحسن أداء المشاركين بمرور الوقت، مما يشير إلى أن التغذية الراجعة ساعدتهم على صقل تركيزهم الذهني. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضاً عن قصور: فقد بدا أن هذا التحكم المحسن يعتمد على وجود التغذية الراجعة؛ فعندما تخيل المشاركون الأفعال دون الدليل البصري، لم يصمد أداؤهم بنفس القدر، مما يشير إلى أن التعلم لم يصبح بعد تلقائياً بالكامل أو مستقلاً عن النظام.

كان جزء حاسم من البحث هو اختبار ما إذا كان يمكن استخدام إشارات الحركة الحقيقية لتدريب الدماغ على تخيل تلك الحركة نفسها. وهذا سؤال حيوي لمساعدة الناجين من السكتات الدماغية، الذين غالباً ما يعجزون عن تحريك اليد المصابة لتوفير إشارة مرجعية. وجد الباحثون أنه يمكنهم استخدام إشارات الدماغ من اليد السليمة لتدريب النظام، وقد نجح النظام في فك تشفير الحركات المتخيلة لليد الأخرى. علاوة على على ذلك، اكتشفوا أن تدريب نموذج كمبيوتر باستخدام بيانات من الشخص نفسه الذي يتم اختباره كان أكثر فعالية بكثير من استخدام بيانات من أشخاص آخرين. وهذا يشير إلى أنه بينما يمكن للنظام العمل عبر أفراد مختلفين، إلا أنه يعمل بشكل أفضل عندما يتم تخصيصه وفقاً للبصمة الفريدة لمستخدمه.

تخلص الدراسة إلى أنه من الممكن تدريب الدماغ على التمييز بين أفعال اليد الوظيفية المعقدة باستخدام طريقة التغذية الراجعة المغناطيسية هذه. وبينما كان المشاركون أصحاء وكانت فترة التدريب قصيرة، فإن هذه النتائج تقدم مساراً واعداً لإعادة التأهيل العصبي. فإذا أمكن تكييف هذه التقنية للأشخاص الذين يعانون من إعاقات حركية شديدة، فقد يسمح لهم ذلك بإعادة تدريب أدمغتهم باستخدام الإشارات من اليد الأقل تضرراً، مما قد يستعيد القدرة على أداء حركات اليد المعقدة المطلوبة للحياة اليومية. لا تدعي هذه الأبحاث أنها حلت مشكلة الشلل، لكنها تظهر خطوة واضحة وممكنة نحو مستقبل يمكن فيه للعقل أن يوجه عملية تعافي اليد.

أبحاث مشابهة