اندام‌های ‌بیونیکی ‌‌و ‌‌روباتیکی؛‌ رویایی ‌که ‌تحقق ‌یافته ‌است‌

یکی از پرسروصداترین پیشرفت‌های نوین پزشکی در عرصه ساخت اندام‌های مصنوعی و مبحث زندگی بیونیکی طی هفته‌های اخیر با درخواست «استیناف اسکار پستوریوس» از آفریقای جنوبی خود را نشان داده است. وی که یک ورزشکار معلول است، با استفاده از پاهای مصنوعی و ارتجاعی مخصوصی می‌دود. این مساله باعث شهرت جهانی وی شده است. البته مقامات برگزارکننده المپیک پکن مانع از حضور وی درمیان ورزشکاران رشته دوومیدانی شده‌اند و می‌گویند پاهایی که اسکار از آن استفاده می‌کند، نیروی مافوقی به وی اعطا کرده و ازاین‌رو شرایط برابر برگزاری مسابقه‌ها را بر هم می‌زند.

وی که با خنده خود را سریع‌ترین دونده بدون پا در جهان توصیف می‌کند، به «دونده تیغه‌ای» شهرت یافته است. اطلاق این عنوان از زمانی آغاز شد که وی با اتصال تیغه‌های پروتزی به زیر زانوهای خود امکان دویدن را پیدا کرد.
برخورداری از این امکان دلچسب تنها یکی از نمودهای بارز استفاده از دانش فوق پیشرفته ساخت اندام‌های مصنوعی در زندگی بشر محسوب می‌شود. فناوری‌ای که اسکار با استفاده از آن می‌تواند بدود، جنبه مکانیکی دارد و در همین حال دانشمندان دیگری نیز سرگرم کار و تحقیق روی یافتن راه‌های متفاوت برای کمک به معلولان هستند.

در تحولی مشابه و در گوشه دیگری از جهان، فناوری نوینی در حال ارائه شدن است که در نگاه نخست انسان را به یاد هنرنمایی‌های به نمایش گذاشته شده در فیلم‌های «ترمیناتور» می‌اندازد. در واقع مهندسان مرکز پزشکی دانشگاه واشنگتن چندی پیش نمونه پیش ساخته و قابل انعطاف لنزهای تماسی و کاملا بی‌خطر بیولوژیکی چاپی را ابداع کردند که در ساختار کلی آنها از مدار الکتریکی استفاده شده است. دقیقا شبیه آنچه هنرپیشه اصلی فیلم یعنی آرنولد در فیلم نشان می‌دهد، استفاده‌کننده از این لنز قادر خواهد بود به طیف وسیعی از داده‌های بصری از جستجو در شبکه‌ها تا دریافت اطلاعات ترافیکی آن هم در حالی که به رانندگی می‌پردازد، دست یابد.

نکته مهم این است که تمامی این اطلاعات کاملا شخصی و مجزا برای کاربر پخش می‌شود و شخص دیگری از آنها مطلع نخواهد شد. در متن این پروژه استثنایی محقق ایرانی به نام بابک پرویز قرار دارد. وی توانسته است لنزهایی بسازد که در حقیقت میکروتراشه‌های الکترونیکی بوده و امکانات بصری فوق‌العاده‌ای در اختیار کاربر قرار می‌دهد. فردی که از این لنزها استفاده می‌کند، می‌تواند براحتی روی اشیاء مختلف و با درجات گوناگون متمرکز شده و به پردازش آنها بپردازد. دیودهایی که در این لنز قرار دارند نور قرمز رنگی را به محیط اطراف گسیل داده و در نهایت فرد محیط اطراف را به گونه‌ای مشاهده می‌کند همانند این‌که از دریچه صفحه نمایشگر تصاویر مختلف دیده می‌شوند.

به عقیده دانشمندان مقوله طراحی و ساخت اعضای بیونیکی برای انسان شتابی سریع‌تر و خیره‌کننده‌تر از آن چیزی به خود گرفته که تا همین چند سال گذشته پیش‌بینی می‌شده است. به عنوان مثالی دیگر، بتازگی و در دانشگاه «ویک فارست» در کارولینای شمالی تیمی از دانشمندان به سرپرستی دکتر آنتونی آتالا پروژه‌ای را آغاز کرده‌اند که طی آن بخش‌های مختلف بدن در آزمایشگاهی فوق‌مدرن موسوم به کارخانه پزشکی رشد و پرورش داده می‌شود. این پروژه که با استفاده از سلول‌های پایه‌ای آغاز شده است، تاکنون به تولید 18 گونه از بافت‌های مختلف بدن از جمله بافت‌های ماهیچه‌ای منجر شده است. در کنار این دستاوردها می‌توان به خلق حیرت‌آور دریچه قلب گوسفند نیز اشاره کرد. اما این پایان دستاوردهای عرصه بیونیک نیست. بتازگی محققان موفق شده‌اند تا نخستین دست بیونیکی تجاری جهان را روانه بازار کنند و بدین ترتیب هزاران معلول حرکتی از ناحیه دست اکنون می‌توانند امیدوار باشند تا در آینده‌ای نزدیک همچون انسان‌های عادی از عضوی به نام «دست» استفاده کنند.

برای سال‌های طولانی، بهترین و مؤثرترین کاری که جراحان و پزشکان برای کمک به معلولان حرکتی از ناحیه دست می‌توانسته‌اند انجام دهند نصب چنگک‌های مصنوعی و ساخته شده از آلیاژ به انتهای بازو یا آرنج آنها بوده است.
این اندام‌های مصنوعی از قابلیت حرکتی بسیار محدودی برخوردار هستند و عملا فرد کاربر استفاده‌های خاصی نمی‌تواند از آن داشته باشد. اما این وضعیت به لطف دست بیونیکی ارائه‌شده از سوی یک شرکت اسکاتلندی، تغییر شگرفی کرده است. این دست بیونیکی که LIMB-i نام دارد در حقیقت نخستین دست بیونیکی تجاری جهان محسوب می‌شود که برای طراحی و ساخت آن چندین دهه سرمایه‌گذاری مالی و تحقیقاتی صورت گرفته است.
ری ادواردز 53 ساله که یک معلول حرکتی است از این دست بیونیکی استفاده کرده است. او می‌گوید: نخستین بار که این دست روی بازویم نصب شد احساس فوق‌العاده عجیبی داشتم. این دست بیشتر از آن‌که دامنه حرکات فیزیکی‌ام را گسترش دهد، از نظر روانی آماده‌ترم کرد. محققان بر این باورند که این دست، کامل‌ترین دست بیونیکی در جهان محسوب می‌شود و فرد کاربر با استفاده از آن طیف وسیعی از حرکات را براحتی انجام خواهد داد. این دست بیونیکی که بتازگی جایزه 50 هزار پوندی مک رابرت را نیز از آن خود کرده است، از جولای 2007 میلادی روی بیش از 200 معلول حرکتی از ناحیه دست متصل شده و نتایج شگفت‌آوری نیز به همراه داشته است.

در کنار این پیشرفت‌های خیره‌کننده بتازگی محققان به دنبال تحقق ایده‌های دیگری نیز بوده‌اند که تا چندی پیش تنها در فیلم‌های تخیلی به تصویر کشیده می‌شدند. تصور کنید بتوان اندامی مصنوعی طراحی و تولید کرد که تنها و به‌واسطه تفکر کاربر قدرت حرکت و جابه‌جایی پیدا کنند. این ایده در حال تحقق یافتن است چون بتازگی گروهی از محققان کار روی ریز تعاملات عصبی با قابلیت در سیگنال‌های عصبی و انتقال مستقیم آنها به اندام مصنوعی را آغاز کرده‌اند.

منطق نهفته در ورای این پروژه این است که فرد معلول تنها با استفاده از صدا، اندام مصنوعی خود را حرکت دهد. فناوری‌ای که در این پروژه ابداع شده است، درحقیقت ریز شیء مشابه پولک است که تنها چند میلی‌متر اندازه داشته و می‌تواند همچون رابطی عالی، پیام‌های عصبی را به اندام مصنوعی منتقل کند. این کار به واسطه درک سیگنال‌هایی صورت می‌گیرد که از رشته‌های عصبی منتشر شده و راهی عضو مصنوعی می‌شود. در ادامه، اندام مصنوعی این سیگنال‌ها را دریافت و درک کرده و آنها را به حرکات فیزیکی ترجمه می‌کند. در این پروژه بی‌سابقه دانشمندانی از انستیتو IZM در فرانهوفر آلمان و دانشگاه یوتا در آمریکا با یکدیگر همکاری دارند.

در کنار تحقیقات و دستاوردهایی از این دست، در سال‌های اخیر استفاده از حیوانات آزمایشگاهی برای شبیه‌سازی نتایج استفاده از این نوع اندام‌ها گسترش قابل‌توجهی یافته است. یکی از این موارد، پروژه موفقیت‌آمیزی است که در آن محققان شرایطی را فراهم آورده‌اند تا میمون بتواند با استفاده از بازوی روباتیکی غذا بخورد. مهندسان عصب‌شناسی دانشگاه پیتسبورگ از چندی پیش مطالعاتی را در خصوص تعامل میان مغز پستانداران و اعضای مصنوعی آغاز کرده‌اند. آنها در تلاش برای تشخیص این نکته که چگونه کنترل اعضای مصنوعی مستقیما از سوی مغز صورت می‌گیرد، بازوهای روباتیکی فلزی را به میمونی متصل کرده تا متوجه این ارتباط شوند. در این پروژه که به صورت مرحله به مرحله انجام شد، محققان در ابتدا و زمانی که میمون قصد غذا خوردن را داشت کنترل بازوهای روباتیکی آن را در اختیار گرفتند. در ادامه اعمال کنترل بر بازوها تا حدودی به میمون واگذار شد و البته نه کاملا. در نهایت و پس از انجام آموزش‌های لازم میمون توانست این نکته را تشخیص دهد که چگونه و تنها با تکیه بر مغز خود بازوها را به حرکت درآورد. به گفته محققان این پروژه، در اینجا سیستم نوینی ابداع شده است که نیمی ماشین و نیمی حیوان است و شاید بتوان در آینده از تجربیات به دست آمده از آن برای کمک به معلولان انسانی نیز استفاده کرد. از سوی دیگر هدف اصلی دانشمندان در این پروژه یافتن راه‌های مؤثرتر برای طراحی و ارائه اندام‌های مصنوعی با قابلیت اعمال کنترل دقیق بر آنهاست.