القاهرة : الأمير كمال فرج.

قد لا يكون الألم مرغوبًا، لكنه ضروري للبقاء على قيد الحياة. الألم هو آلية دفاع فعالة ومتطورة ، وهو طريقة أجسامنا لإخبارنا بأن هناك خطأ ما، وأنه يجب علينا اتخاذ إجراءات فورية لتجنب الإصابة. ولكن هذه الخاصية الفريدة مكن العلماء من محاكاتها ، حيث تمكنوا من صناعة جلد يشعر بالألم، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى ابتكارات رائدة في مجال الأطراف الصناعية والروبوتات.

ذكر تقرير نشرته شبكة CNN بالإنجليزية، أن "الجلد - أكبر عضو في الجسم - يراقب الألم باستمرار. يمكن أن يقوم بإجراءات تجنب الألم تلقائيًا من خلال ردود الفعل ، على سبيل المثال عندما نلمس شيئًا ساخنًا بشكل خطير. الآن ، ابتكر باحثون في جامعة RMIT في ملبورن بأستراليا جلدًا صناعيًا يحاكي هذه الآلية ويتفاعل مع محفزات الألم".

يقول مادو بهاسكاران، أستاذ الهندسة في جامعة RMIT والباحث الرئيسي في المشروع ، إن الجلد الصناعي الجديد مصنوع من مطاط السيليكون ، والذي يستخدم أيضًا في بعض أنواع العدسات اللاصقة، وله ملمس جلد حقيقي وهو أيضًا "مشابه جدًا للجلد في خصائصه الميكانيكية".

رد فعل سريع

تمامًا مثل الجلد الحقيقي ، تم تصميم النسخة الاصطناعية لتتفاعل عندما يتجاوز الضغط أو الحرارة أو البرودة عتبة الألم. طبقاته الخارجية عبارة عن دوائر إلكترونية مرصعة بأجهزة استشعار تستجيب للمنبهات.

يقول بهاسكاران: "الشيء الرائع في أجسامنا أن الجلد الطبيعي يعمل عن طريق إرسال إشارات كهربائية إلى الجهاز العصبي المركزي".، مشيرا إلى أن الدوائر الإلكترونية بالجلد الصناعي تعمل بطريقة مماثلة، وهي بنفس السرعة.

عندما نلمس شيئًا حارقًا، ترسل مستقبلات الألم في جلدنا إشارة كهربائية عبر أعصابنا إلى الدماغ. يرسل الدماغ إشارته الكهربائية الخاصة به لبدء استجابة - على سبيل المثال منعكس انسحاب لتحريك الطرف المصاب بعيدًا عن الحرارة.

وبنفس الطريقة تقريبًا، عندما يكتشف أحد المستشعرات الموجودة في الجلد الاصطناعي منبهًا للألم ، فإنه يرسل إشارة كهربائية إلى أجزاء الدماغ التي تحاكي الهيكل، كما يقول بهاسكاران. يمكن برمجتها لتحريك الحركة.

يقول بهاسكاران: "على الرغم من أننا نشعر بالمثيرات باستمرار، فإننا نتفاعل فقط عندما يتجاوز المنبه عتبة محددة، "مثل لمس شيء شديد الحرارة، والمخ والجلد يقارنان المحفزات ويحددان أيها خطير. عند إنشاء الجلد الاصطناعي، وضع العلماء تلك العتبات للإلكترونيات التي تحاكي الدماغ، والنتيجة هي جلد صناعي يمكنه التفريق بين اللمسة اللطيفة للدبوس أو الطعنة المؤلمة.

الأطراف الصناعية الذكية

يمكن أن يساعد الجلد الصناعي في إنشاء أطراف صناعية ذكية مغطاة بجلد وظيفي يتفاعل مع الألم مثل الأطراف البشرية، مما يسمح لمرتديه بمعرفة ما إذا كان يلمس شيئًا قد يتسبب في تلفه.

يقول بهاسكاران: "قطعنا شوطًا طويلاً فيما يتعلق بالأطراف الصناعية، ولكن التركيز كان بشكل كبير على الإجراءات الحركية التي يمكن أن يؤديها الطرف الاصطناعي". نظرًا لأن الأطراف الاصطناعية التقليدية لا تحتوي على جلد، فإنها لا تشعر بالمخاطر الخارجية". يقول: "إن وجود طبقة تشبه الجلد سيجعلها أكثر واقعية".

يوافق ستيف كولينز، خبير الأطراف الاصطناعية والهياكل الخارجية في جامعة ستانفورد بالولايات المتحدة، والذي لم يشارك في المشروع، على أنه: "عندما يفقد الشخص جزءًا من طرفه بسبب البتر، فإنه لا يفقد العظام والعضلات فحسب، بل يفقد أيضًا الأعضاء الحسية الجسدية"، في إشارة إلى الأعضاء التي توفر الأحاسيس مثل الحرارة أو الضغط، وفي حين حظي الهيكل والحركة باهتمام كبير في تصميم الأطراف الاصطناعية ، قد يكون الاستشعار هو المفتاح للحصول على أداء يشبه الإنسان مع الأطراف الاصطناعية ، كما يقول.

أول يد إلكترونية

كان I-Limb ، المصممة في بريطانيا بواسطة Touch Bionic ، أول يد إلكترونية متاحة تجاريًا في العالم عندما تم إطلاقها عام 2007. إنها توفر تنقلًا متقدمًا، ولكن ليس لديها وسيلة لاكتشاف الخطر.

يقول بيتر كيبيرد، أستاذ الهندسة بجامعة بورتسموث الذي ابتكر أول طرف اصطناعي يتم التحكم فيه بمعالج دقيق في العالم عام 1998 ، إنه يجد العمل مثيرًا للاهتمام: ويضيف إن "معظم المحاولات الحالية لتقديم تعليقات من الأطراف الاصطناعية إلى المستخدم لم تسفر عن أي تحسينات في تعمل في الاستخدام اليومي ".

وأوضح أن "جزء كبير من المشكلة يكمن في أن "نوع وجودة إشارات التغذية المرتدة رديئة للغاية"، مضيفًا أن هناك طريقًا طويلاً قبل أن يمكن استخدام الجلد بشكل روتيني في الأطراف الصناعية.

يقول بهاسكاران إن الجلد الصناعي لديه أيضًا إمكانية استخدامه في ترقيع الجلد. يمكن أن يكون التطعيم الاصطناعي إجراءً مؤقتًا يتم استبداله في النهاية بجلد حقيقي، أو يمكن تطبيقه كطعم دائم عندما لا يكون استخدام الجلد الحقيقي قابلاً للتطبيق. يمكن أيضًا استخدام الجلد لصنع قفازات جراحية ذكية - لتحل محل الحساسية التي تُفقد عادةً عند ارتداء أغطية اليد.

روبوت بشري

أكثر التطبيقات رواجا من بين جميع التطبيقات هي الروبوتات، حيث لا توفر البشرة الاصطناعية المستشعرة للألم وظائف واقعية فحسب ، بل تمنح أيضًا روبوتًا بشريًا محتملًا لديه القدرة على الشعور بالألم - وهي خطوة مثيرة للاهتمام ليس فقط من الناحية التكنولوجية ، ولكن من الناحية الفلسفية أيضًا.

يقول باسكاران إن "الفكرة تنطوي على إمكانات، لكنها تركز على أهداف أكثر إلحاحًا: في الوقت الحالي ، نحتاج إلى العمل عن كثب مع باحثي الطب الحيوي لنرى كيف يمكننا الانتقال بهذا إلى الخطوة التالية، والهدف هو جعلها أكثر واقعية وتكاملًا في تطبيقات واقعية ".