تدريب واجهة دماغ-حاسوب بوساطة الواقع الافتراضي يحسن التعديل العصبي الحسي-حركي لدى الأفراد غير المتأثرين وبعد إصابة الحبل الشوكي

المشي مجدداً، على الأقل في العقل

بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون مع شلل بعد إصابة الحبل الشوكي، قد يبدو احتمال المشي أو ركوب الدراجة مرة أخرى بعيد المنال. تستكشف هذه الدراسة نوعاً مختلفاً من التعافي: إعادة تدريب الدماغ نفسه باستخدام الواقع الافتراضي وواجهة دماغ-حاسوب. من خلال مطالبة المتطوعين والأشخاص المصابين بإصابة الحبل الشوكي بتخيل تحريك أرجلهم أثناء تجوالهم في غابة افتراضية كثيفة، يبيّن الباحثون أن الدماغ يمكنه أن يتعلم إرسال إشارات حركة أوضح — حتى عندما لا يستطيع الجسم أن يتحرك.

جسر رقمي بين الدماغ والعالم الافتراضي

بنى فريق البحث نظاماً يربط نشاط الدماغ بعالم افتراضي. ارتدى المشاركون قبعة مزودة بمستشعرات EEG جافة تلتقط إشارات كهربائية دقيقة من سطح فروة الرأس، إلى جانب سماعة واقع افتراضي تعرض مساراً غابوياً. رأى المتطوعون غير المتأثرين صورة ظلية تمشي من منظور الشخص الأول، كما لو كانوا ينظرون من خلال أعينهم، بينما رأى الأفراد ذوو إصابات الحبل الشوكي الكاملة أنفسهم يركبون دراجة على نفس المسار. عندما يسترخي المشاركون، تقف الصورة الثابتة. وعندما يتخيلون المشي أو ركوب الدراجة بوضوح، يفسّر الحاسوب إشارات الدماغ ويحرك الصورة إلى الأمام في الوقت الحقيقي، مع تحفيز صوتي وللمجموعة المصابة بالحبل الشوكي، تحفيز لطيف للعضلات يتم عبر نبضات كهربائية للأرجل.

تدريب الدماغ كأنه عضلة

لم يكن تعلم التحكم في هذه الواجهة الدماغية الفورية أمراً فورياً؛ بل تطلب ممارسة، على غرار تعلم رياضة أو آلة موسيقية. أكمل المتطوعون غير المتأثرين 15 جلسة تدريبية موزعة على أيام مختلفة، استمرت كل منها حوالي ساعة. بدأت كل جلسة بفترة معايرة كان النظام خلالها "يستمع" إلى الدماغ بينما يتناوب الشخص بين الاسترخاء وتخيل المشي. بعد ذلك بنى الحاسوب نموذجاً جديداً لتمييز هاتين الحالتين. بعد المعايرة، دخل المشاركون جولات أطول يتبعون خلالها إشارات صوتية إما للاسترخاء أو لتخيل المشي باستمرار لمدة دقيقة كاملة، مع انعكاس حركة الصورة لنشاط الدماغ المفكَّك. وفي مرحلة تحكم حر منفصلة، حاولوا جعل الصورة تقوم بأكبر عدد ممكن من الخطوات المباشرة الذاتية خلال خمس دقائق، دون إشارات خارجية.

إشارات دماغية أوضح وتحكم أفضل

مع مرور الوقت، أنتجت أدمغة المشاركين أنماطاً أكثر موثوقية عندما تخيلوا الحركة مقارنةً بالراحة. قاس الباحثون مدى تمايز وثبات هذه الأنماط باستخدام أدوات رياضية لا تعتمد على أي خوارزمية فك تشفير محددة. عبر الجلسات، تحسنت هذه المقاييس، مما يدل على أن المشاركين تعلموا فعلاً تشكيل نشاط أدمغتهم. تُرجم هذا التعلم إلى تحكم أفضل: لدى الأشخاص غير المتأثرين، ارتفعت دقة الحاسوب في التمييز بين "المشي" و"الاسترخاء" من حوالي 60 بالمئة في الجلسات الأولى إلى نحو 80 بالمئة في الجلسات اللاحقة. خلال تجارب التحكم الحر، تضاعف عدد الخطوات المفسّرة بشكل صحيح أكثر من الضعف. كما أظهر الأشخاص المصابون بإصابات حبل شوكي كاملة منذ زمن طويل — والذين لا يستطيعون تحريك أو إحساس أرجلهم — مكاسب ذات دلالة. ارتفعت دقة التصنيف لديهم من نحو نطاق الخمسينات العليا بالمئة إلى أكثر من 70 بالمئة بينما تعلموا إنتاج إشارات دماغية أوضح تفصل بين "الدوران مقابل الاسترخاء" أثناء تلقيهم تغذية راجعة من الواقع الافتراضي وتحفيز عضلي للأرجل.

لماذا يهم الواقع الافتراضي

يبدو أن بيئة الواقع الافتراضي الغامرة تلعب دوراً أساسياً. مشاهدة جسد واقعي يتحرك تزامناً مع أفعال المرء المتخيلة يمكن أن تنشط شبكات دماغية معنية بالحركة والوعي الجسدي. تجعل البيئة الغابية، ومنظور الشخص الأول، والأصوات الخفيفة التجربة أكثر جاذبية من مجرد التحديق في رموز بسيطة على شاشة. بالنسبة لمشاركي إصابات الحبل الشوكي، من المرجح أن إضافة تحفيز كهربائي يحرك أرجلهم في العالم الحقيقي، مرتبط بأوامر دماغهم، قوّت الصلة بين النية والتغذية الراجعة. وعلى الرغم من أن الدراسة لم تتضمن مجموعة ضابطة بدون واقع افتراضي، تشير النتائج إلى أن الجمع بين تغذية حسية غنية، وإعداد أشبه بلعبة، وتدريب متكرر يساعد الدماغ على صقل "المخطط" الداخلي للحركة.

خطوات نحو إعادة تأهيل مستقبلية

بالنسبة للقارئ العادي، الرسالة الأساسية هي أن الدماغ يظل قابلاً للتكيف، حتى بعد سنوات من إصابة مدمرة. من خلال ممارسة تخيل المشي أو ركوب الدراجة داخل عالم افتراضي يستجيب فورياً لأفكارهم، تعلّم كل من الأشخاص غير المتأثرين والمصابين بإصابات حبل شوكي كاملة إرسال إشارات حركة أكثر دقة يمكن للحاسوب فهمها. هذا العمل بحد ذاته لا يعيد المشي في العالم الحقيقي. لكنه يقوّي دوائر الدماغ المسؤولة عن الحركة ويظهر أن سماعات الرأس منخفضة التكلفة ذات الأقطاب الجافة والواقع الافتراضي الاستهلاكي يمكن أن تدعم تدريباً طويلاً الأمد. في المستقبل، قد يُدمج أنظمة مشابهة مع هياكل روبوتية مساعدة أو تحفيز كهربائي متقدم للمساعدة في ترجمة هذه الإشارات الدماغية المحسّنة إلى حركات وظيفية حقيقية خارج الواقع الافتراضي.

الاستشهاد: Mannan, M.M.N., Palipana, D.B., Mulholland, K. et al. Virtual reality mediated brain-computer interface training improves sensorimotor neuromodulation in unimpaired and post spinal cord injury individuals. Sci Rep 16, 6215 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36431-3

الكلمات المفتاحية: إعادة تأهيل الواقع الافتراضي, واجهة دماغ-حاسوب, تدريب التخيل الحركي, إصابة الحبل الشوكي, اللدونة العصبية