قياس مخططات كهربية العين لغواص محاكٍ باستخدام موصلية مياه البحر

لماذا يهم مراقبة عيون الغواصين

الغوص يفتح عالماً مخفياً، لكنه يعرض أيضاً الأشخاص لمخاطر قد تتفاقم بسرعة. أجهزة الغوص الحالية تراقب العمق والزمن، لكنها لا تعرف ما يعيشه الغواص بالفعل — هل هو متنبه، مرتبك، أم على وشك فقدان الوعي. بما أن الرمش وحركات العين تعكس الانتباه والجهد الذهني، فإن القدرة على قراءة إشارات العين تحت الماء يمكن أن توفر نظام إنذار مبكر. تدرس هذه الدراسة فكرة بسيطة بشكل مدهش: استخدام موصلية مياه البحر نفسها لقياس فروق جهد صغيرة حول العين، مما قد يحول قناع الغوص العادي إلى جهاز أمان ذكي.

طريقة جديدة للاستماع إلى الجسد تحت الماء

على اليابسة، تُسجل نشاطات العين عادةً إما بكاميرات تتتبع حدقة العين أو بواسطة أقطاب تُثبت حول العين لالتقاط مخططات كهربية العين (EOG) — أي الفروق الصغيرة في الجهد الناتجة عن حركة مقلة العين. أنظمة الكاميرات كبيرة ومن الصعب جعلها مقاومة للماء، بينما يتطلب EOG التقليدي عدة أقطاب مثبتة على الجلد. أظهر المؤلفون سابقاً أن المحيط يمكن أن يعمل كقطب كهربائي عملاق: إذا لمس قطب واحد البحر وكان قطب آخر معزولاً على الجسم، يمكن قياس إشارات القلب والعضلات دون توصيل كلا طرفي الدائرة بأسلاك. في هذا العمل، تساءلوا عما إذا كانت نفس الطريقة المعتمدة على مياه البحر تستطيع التقاط إشارات EOG من الغواصين، مما يوفر معلومات عن الرمش واتجاه النظر.

تحويل قناع الغوص إلى مجس

لاختبار هذه الفكرة في المختبر، ارتدى ثمانية رجال أصحاء قناع غوص قياسي مُعدّل بأقطاب طبية بسيطة. تم لصق قطبين «مستهدفين» على الجلد قرب العين اليمنى داخل المساحة المملوءة بالهواء في القناع — واحد فوق العين وآخر إلى اليمين. وثبت قطب «مشترك» ثالث على إطار القناع من الخارج، ملاصقاً مباشرةً لماء مالح في حوض صغير. بينما كان المتطوع على أربع ووجهه مغمور، لامس الجلد حول القناع الماء، فحول وجه الغواص عملياً إلى قطب كبير مشترك مرتبط عبر مياه البحر. قام الباحثون بتكبير الفروق الصغيرة في الجهد بين كل قطب مستهدف والقطب المشترك بينما كان الشخص يرمش أو يحرك نظره لأعلى، لأسفل، لليسار ولليمين بالتزامن مع مِترونوم وعلامات بصرية.

قراءة الرمش واتجاه العين من إشارات دقيقة

أظهرت التسجيلات أنماطاً واضحة وقابلة للتكرار. أثناء الرمش العادي، أنتج الجهد عند القطب العلوي قمماً حادة بحجم بضع مئات من الملِّين من الفولط — أكبر بكثير من تلك عند القطب الجانبي الأيمن. هذا يشير إلى أن الرمش يُكشف بسهولة أكبر بمراقبة الإشارة فوق العين. عندما بدّل المتطوعون نظرهم بين علامات أعلاه وأسفل النقطة المركزية، انحرفت إشارة القطب العلوي بين مستويات موجبة وسالبة؛ النظر لأعلى ولأسفل أنتج فروق جهد متوسطة مميزة. بالنسبة للنظر يساراً ويميناً، استجاب القطب الجانبي الأيمن بقوة أكبر، مع تقلبات جهد أكبر عندما تحركت العين أفقياً. بدمج الإشارتين من القطبين، تمكن الفريق من فصل النظرات «أعلى»، «أسفل»، «يسار»، و«يمين» إلى تجمعات مميزة، مما يوحي بأنه يمكن استنتاج كل من اتجاه وزاوية النظر التقريبية من هذا الإعداد البسيط تحت الماء.

التدقيق في الفيزياء خلف القناع

لفهم سبب عمل ذلك، بنى الباحثون نموذجاً كهربائياً أساسياً للعين والأنسجة المحيطة. يتصرف الجزء الأمامي من العين (القرنية) كقطب موجب طفيف والجزء الخلفي (الشبكية) كقطب سالب، تقريباً مثل بطارية صغيرة. مع دوران العين، تتغير المسافات النسبية بين «البطارية» الداخلية وكل قطب جلدي، ما يغير مسارات المقاومة الكهربائية والفولتية المقاسة. في نموذجهم مثلوا هذه المسارات كمقاومات وأظهروا رياضياً أن تحريك النظر من الأسفل إلى الأعلى يجب أن ينتج تغييراً قابلاً للقياس في الجهد عند قطب جانبي مفرد مرجعي للقطب المشترك الموصول بمياه البحر. ثم تحققوا من النموذج على اليابسة باستخدام ثلاثة أقطاب جلدية بالقرب من العين ولاحظوا تغيّرات وعلاقات في الجهد تطابقت مع تنبؤاتهم، مما يدعم التفسير الفيزيائي.

ماذا قد يعني هذا لغوص أكثر أماناً

تُظهر الدراسة أنه يمكن اكتشاف رمش الغواص وحركات عينيه تحت الماء باستخدام مياه البحر نفسها كجزء من دائرة القياس. مع قطبين صغيرين داخل القناع وآخر خارجي يلامس مياه البحر، يمكن تتبع متى يرمش الغواص وأين ينظر. بالنسبة للمتلقي غير المتخصص، يعني هذا أن أقنعة الغوص المستقبلية قد تراقب بهدوء كل من العلامات الحيوية وعلامات التعب أو التشتت أو التوتر دون كاميرات كبيرة أو أسلاك معقدة. يخطط المؤلفون لصقل نماذجهم، تحسين طرق معالجة الإشارة، واختبار تصميمات قناع جديدة في المحيط المفتوح. في النهاية، قد تساعد هذه التكنولوجيا في منع الحوادث عن طريق إنذار شركاء الغوص أو فرق السطح عندما لا يعد جسم الغواص — وخاصة دماغه — قادراً على التأقلم مع العالم تحت الماء.

الاستشهاد: Saiki, T., Araki, N., Nakatani, S. et al. Measuring electrooculograms of a simulated underwater diver by utilizing conductivity of seawater. Sci Rep 16, 5706 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35528-z

الكلمات المفتاحية: تتبّع العين تحت الماء, سلامة الغواص, تخطيط كهربية العين (EOG), موصلية مياه البحر, مجسات حيوية كهربائية