مغزنوردی با میکروربات
یک استارت‌آپ کالیفرنیایی ربات هایی مینیاتوری برای سفر به مغز می سازد
شاید ایده فرستادن ربات هایی مینیاتوری به اعماق جمجمه سابقه ای به عمر ربات ها داشته باشد. ایدة درمان اختلالات مغزی با استفاده از این ربات ها دست مایه شکل گیری داستان های علمی تخیلی بوده است. اکنون فعالیت یک استارت آپ کالیفرنیایی خبر از تحقق یافتن این داستان ها می دهد. آزمایشگاه های بایونات (Bionaut) قصد دارند تا اولین آزمایش بالینی خود روی انسان را طی دو سال آتی با تزریق ربات هایی زیر به انجام رسانند. این ربات ها را می توان از طریق میدان مغناطیسی و با دقتی زیاد به نقطة مورد نظر در مغز رساند.
مایکل اشپیگلماکر (Michael Shpigelmacher) که مدیر اجرایی و از بنیانگذاران این استارتاپ است اعلام کرده است: ایدة میکروربات ها از مدت ها قبل هم مطرح بوده است. یکی از مشهورترین نمونه های آن کتابی از ایزاک آسیموف و فیلمی با نام سفر شگفت انگیز است که در آن چندین دانشمند با یک سفینة فضایی مینیاتوری برای درمان یک لختة خون وارد مغز می شوند. همانند گوشی های همراه امروزی که اجزای بسیار قدرتمندی دارند درحالی که اندازه آنها از یک دانه برنج فراتر نمی رود، تکنولوژی میکروربات ها که روزگاری در داستان های علمی تخلیی دهه 1950 تا 60 میلادی مطرح می شد امروزه به عنوان یک واقعیت علمی پذیرفته شده است. این دانشمند 43 ساله در هنگام گشت و گذار در کمپانی و مرکز تحقیق و توسعه خود اضافه کرد: می خواهیم این ایدة قدیمی را به واقعیت تبدیل کنیم.
آزمایشگاه بایونات با همکاری موسسه تحقیقاتی شناخته شده ماکس پلانک، موفق شد به هدایت ربات ها از طریق انرژی مغناطیسی- بجای فناوری های مافوق صوت یا نوری- دست یابد که هیچ آسیبی به بدن وارد نمی کند. سیم پیچ های مغناطیسی که به رایانه ای متصل شده اند، خارج از جمجمه بیمار قرار داده می شوند، و از این طریق می توانند میکروربات را از راه دور و با ظرافت بالایی در قسمت های آسیب دیده مغزی جابجا کنند و در نهایت از همان راهی که وارد شده بود خارج کنند. این تکنولوژی در مقایسه با دستگاهی نظیر MRI که عملکرد آن هم متنبی بر نیروی مغناطیسی است کاملاً قابل حمل بوده و 10 تا100 برابر آن انرژی الکتریسیته کمتری مصرف می کند.
شکل 1: مایکل اشپیگلماکر مدیر اجرایی و از بنیانگذران آزمایشگاه بایونات که یک میکروربات کنترل از راه دور پزشکی را نشان می دهد
در بخشی از فرآیند شبیه سازی، میکرورباتی که به شکل استوانه ای فلزی با طول چند میلیمتر و به شکل گلوله ای کوچک است، به آرامی مسیری از پیش تعیین شده را در ظرفی حاوی ژل که تراکم مغز را شبیه سازی می کند، طی می کند. زمانیکه این میکروربات به نزدیکی کیسه ای حاوی محلول آبی رنگ می رسد، مانند یک موشک با سرعت به جلو رانده شده و با انتهای نوک تیز خود کیسه رو سوراخ می کند که با این کار مایع آبی رنگ داخل کیسه بیرون می ریزد.
شکل 2: شبیه سازی نشان می دهد چگونه می توان از یک میکرو ربات کنترل از راه دور (با بدنه قرمز) برای سوراخ کردن کیست (که با توپ آبی نشان داده می شود) در مغز کودک استفاده کرد.
مخترعان امیدوارند که طی دو سال آتی بتوانند در آزمایش های بالینی از این روباتها برای از بین بردن کیست های پر ازمایع در مغز استفاده کنند. در صورت موفقیت، از این فرایند می توان برای درمان سندروم Dandy-Walker که مغز کودکان را درگیر می کند، بهره گرفت. مبتلایان به این بیماری ارثی ممکن است کیست هایی به اندازه یک توپ گلف در سر خود داشته باشند که در صورت متورم شدن و افزایش فشار به مغز می توانند موجب بروز بیماری های عصبی خطرناکی شوند. آزمایشگاه بایونات، ربات های خود را بر روی نمونه های حیوانی بزرگ نظیر گوسفند و خوک آزمایش کرده است و نتایج نشان می دهد این تکنولوژی برای استفاده بر روی انسان ها ایمن است. درصورت تأیید نهایی، این ربات ها می توانند مزایای قابل توجهی نسبت به درمان های موجود برای درمان اختلالات مغزی ارائه دهند.
درحالیکه امروزه، بیشترین جراحی ها و مداخلات مغزی محدود به مسیر مستقیم بوده اند و در صورت عدم دسترسی از مسیر مستقیم غیر قابل انجام خواهند بود؛ تکنولوژی میکروربات اجازه دسترسی به هدفی را می دهد که تا پیش از این ممکن نبود. علاوه بر این می توانند بارها امکان دسترسی از طریق امن ترین مسیر ممکن را مهیا سازند.
شکل 3 آزمایشگاه بایونات برنامه دارد تا آزمایش بالینی تزریق اولین رباتهای خود را تا دو سال بر روی نمونه انسانی به انجام رساند
علاوه بر این، از میکروربات ها برای تزریق مستقیم داروهای ضد‌سرطان به تومورهای مغزی استفاده خواهد شد. روش های درمانی موجود در این زمینه شامل بمباران کل بدن با دارو است که سبب عوارض جانبی شدید و کاهش کارایی آن می شود. همچنین میکروربات ها می‌توانند نمونه های بافتی از داخل مغز جمع‌آوری کرده و آنها را ارزیابی کنند آزمایشگاه بایونات که در حال حاضر حدود 30 کارمند دارد، با شرکای خود به توافق رسیده است تا از این تکنولوژی برای درمان سایر بیماری هایی که به مغز آسیب می رسانند، از جمله پارکینسون، صرع یا سکته نیز استفاده کند. در آخر اشاره به جمله ای از این دانشمند جوان می تواند امیدبخش باشد: طبق اطلاعات ما، این استارت آپ اولین تلاش تجاری برای طراحی محصولی از این نوع با مسیری روشن برای آزمایش های کلینیکی است. اما فکر نمی کنم که در این راه تنها باشیم... بازار این حوزه در حال گرم شدن است.
منبع
تهیه شده توسط
کارگروه مدلسازی شناختی و هوش مصنوعی
شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران
مدیریت ترویج و آموزش
ترجمه خبر:
مسلم گنج خانلو (کارشناسی ارشد علوم شناختی)
ویرایش متن:
عباس پورهدایت، همکار علمی کارگروه(کاندید دکتری مدلسازی شناختی، دانشگاه شهید بهشتي )
نوشته های مرتبط