الاتجاهات الناشئة في الهندسة العصبية لاضطرابات الصحة العقلية

مقدمة: كونفنغنس الهندسة والاعتلال في الصحة العقلية

وتقف هندسة الجروح في تقاطع علم الأعصاب والهندسة الكهربائية وعلم الحاسوب والطب السريري، والهدف الرئيسي منها هو فهم أو إصلاح أو استبدال أو تعزيز النظام العصبي، وقد أدى هذا المجال في السنوات الأخيرة إلى زيادة الاهتمام باضطرابات الصحة العقلية التي تؤثر على مئات الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم، وتظل من بين أكثر الظروف صعوبة في معالجة العلاجات التقليدية، كما أن الوعد الذي يُعد به هندسة الظواهر العصبية لا ينخفض فقط في توفير خيارات العلاج الحديثة

أوجه الدماغ - الموصل للصحة العقلية

وقد تطورت الوصلات البينية لحواسيب الدماغ من الأدوات التجريبية في مجال إعادة التأهيل الحركي إلى برامج واعدة لتطبيقات الصحة العقلية، ومن خلال إزالة الإشارات العصبية في الوقت الحقيقي، يمكن للمبادرات البيولوجية أن تكشف الأنماط المرتبطة بدول المزاج، أو الحمولة المعرفية، أو صور أعراض معينة مثل التطهير من الاكتئاب أو الإجهاد العصبي في الاضطرابات الإجهادية اللاحقة للصدمة.

أنواع الشركات التي تمارس نشاطاً مهنياً في البحوث السريرية

BCIs can be broadly categorized as invasive)e.g. electrocorticography grids or penetrating microelectrode arrays), ]semi-invasive (e.g., endovascular stents with electrodes),

إغلاق اللوبي: BCI-Driven Neurofeedback

وهناك مجال نشط بصفة خاصة هو الاستعادة العصبية المغلقة ، حيث يستخرج مركز بحوث الأمراض النفسية من قائمة على الارتداد العصبي، حيث يُستفاد من وجود علاقة تفاعلية جديدة بين حالة عقلية مستهدفة (مثلاً، عدم تماثل الألفا الأمامية في حالة الاكتئاب) ويقدم إشارة إلى ردود الفعل في الوقت الحقيقي - وغالباً ما تكون بصرية أو مراجعة) لمساعدة المرضى على إزالة الأعراضهم.

BCI-Controlled Neuromodulation

ويتجاوز الباحثون هذه التعليقات، ويدمجون الآن شركات التعاون التقني ذات المحفزات المزروعة لإنشاء أجهزة محاكاة دماغية مخففة ، وتستخدم هذه الأجهزة إشارات عصبية كمدخلات لتعديل معايير الحفز في الوقت الحقيقي، والتكيف مع الدول المتغيرة، مثلاً، يمكن لمؤسسة BCI أن تكشف عن نمط من الانقطاعات المسبقة عن الانقطاع عن المزاد.

For a comprehensive overview of current BCI applications in psychiatry, readers can refer to a recent review published in ]Nature Scientific Reports].

المحاكاة العميقة للدماغ: تنقيح الأهداف والبروتوكولات

وينطوي حفز الدماغ العميق على زرع الكهروديس في نواة دماغية محددة وعلى إيصال نبضات كهربائية مزمنة، وفي حين أن الدي بي إس علاج ثابت لاضطرابات الحركة مثل مرض باركنسون، فإن تطبيقه على ظروف الصحة العقلية - ولا سيما الكساد المقاومة للعلاج، والاضطرابات اللزجة - قد شهد تطورا ملحوظا في اتجاهات الاختيار.

اختيار الهدف الصحيح

وقد استهدفت الدراسات التي أجريت في مرحلة مبكرة من الدراسة المتعلقة بالإكتئاب في القلاقل الفرعية (SCC أو المنطقة 25) استنادا إلى أدلة على التأثير العصبي للضغط المفرط في هذه المنطقة، وتختلف معدلات الاستجابة، وتستكشف البحوث اللاحقة أهدافا بديلة تشمل كبسولة التهوية/المستحضرات الخلوية، والخصائص التراكمية للخلايا، والاختبار الوسيطي للخصائص، والهدف الجانبي للإصابة بالمرض.

مقاييس المحاكاة الشخصية

ويمكن أن تسمح نظم الـ دي بي إس الحديثة ببرمجة مصادر حديثة مستقلة متعددة، مما يتيح تشكيلا دقيقا للميدان الكهربائي، وينتقل الباحثون من مواقع الاستعارة الثابتة ذات الترددات، إلى مواقع ، التي تتيح إمكانية تكييف أجهزة الـ دي بي إس ، والتي تعدل استجابة للإشارات العصبية.

السلامة والفعالية في الأجل الطويل

وقد بدأت دراسات المتابعة الطويلة الأجل تظهر الآن أن الـ دي بي إس يمكن أن يظل فعالاً لسنوات في مجموعة فرعية من مرضى الـ دي.

A landmark clinical trial tracking outcomes over eight years is discussed in JAMA Psychiatry].

تقنيات الحرق غير الغازي

وفي حين أن النُهج الغزاة تنطوي على إمكانات كبيرة، فإن الطرق غير الغازية أكثر سهولة ويتحمل حدا أدنى من المخاطر، فقد تقدم هذا المجال في السنوات الأخيرة إلى ما يتجاوز الحفز المغناطيسي الرادف الأساسي (RTMS) والحفز المباشر العابر للحدود ليشمل نماذج جديدة مثل التحفيز التصاعدي (TBS)، والتعديلات الحالية.

المحاكاة السحرية: البروتوكولات والأهداف الجديدة

وقد تم منذ عام 2008 اختبار نظام الرصد التقويمي (MFetitive TMS) في حالة الاضطرابات الكسادية الرئيسية، ولكن بروتوكولات العلاج تطورت تطوراً كبيراً. [(FLT:0] Intermitent theta-burst stimulation (iTBS) [FLT:]

المحاكاة الكهربائية العابرة والتحفيز

ويستخدم نظام التكسينات في تي دي تي دي تي في تي دي تي في تي دي تي في تي دي تي في تي دي في تي دي في تي دي في تي دي في تي دي في تي أو في دي أو في الإدمان، ويستخدم في ذلك في الوقت نفسه التقويض في النسيج الواجهي، ويحدث في الوقت نفسه تغيرات في المقاييس.

متغيرة لعبة؟

وتمثل الموجات فوق الصوتية المركّزة عبر الزوايا طريقة ناشئة غير متفشية قادرة على الوصول إلى هياكل عميقة للدماغ بدقة مليمتر، وبتطبيق نبضات الموجات فوق الصوتية المنخفضة الدقة، يمكن للمؤسسة إما أن تبطل أو تحجب النشاط العصبي تبعاً للبارامترات، وقد أظهرت الدراسات الإنسانية المبكرة أن الأشعة غير المُستشفرة التي تستهدف أجهزة الإشعاع المُعدية يمكن أن تُحاكيد الحساسية.

For a detailed comparison of non-invasive brain stimulation techniques, see this review by the National Institutes of Health].

نظم الحرق الشخصية والغلق

ويتزايد الاتجاه الذي يصلح للجميع، إلى إجراء عملية جراحية عصبية شخصية، ويمكّن هذا الاتجاه من إحراز تقدم في مجال التصوير العصبي وتجهيز الإشارات والتعلم الآلي، ويمكن أن يحدث التكوين على عدة مستويات: اختيار الأهداف، واختيار البارامترات المحاكاة، والتكيف مع الزمن.

اختيار الهدف المبني على توجيه

وتستخدم المسحات المغناطيسية الافتراضية والنشرية لرسم خرائط لشبكات الدماغ الفردية، وبالنسبة لدائرة إدارة الخدمات الطبية، يتيح للمستوصفات استهداف موقع الفص الصدفي اللاحق للدماغ، مع أقوى وصلات سلبية مع النسيج الفرعي، وبالنسبة للدائرة، تساعد معدلات الربط الهيكلي الخاصة بالمرضى عن طريق الجزائط على تجنب الحفز غير المستهدف، وتضمن التغطية بالخط الافتراضي الافتراضي المرغوب.

نظم مغلقة وقائمة على التكيف

ويستخدم جهاز التصويب العصبي المغلقة جهازاً استشعارياً (غالباً ما يكون تسجيلاً عصبياً) لتعديل العلاج في الوقت الحقيقي، وكما ذُكر، يجري اختبار نظم التكييف الديموغرافي للضغط والمرض النمطي، وفي المجال غير المتاح، يمكن أن تعدل أجهزة التخصيب المغلق مرحلة التحفيز استناداً إلى التذبذبات الجارية في نظام EEG oscillations، كما يمكن أن تعزز التكيّف.

تعليم الآلات من أجل تحقيق الاستخدام الأمثل للمبارامترات

إن إيجاد معايير الحفز الأمثل لكل مريض مشكلة ذات أبعاد رفيعة، إذ يمكن لنظم التعليم الماكنة تحليل البيانات السريرية والفيزيولوجية العصبية لاقتراح الظروف الأولية ثم تحديثها على أنها استجابة للمريض، فعلى سبيل المثال، تم تدريب كبار وكلاء التعلّم على تعزيز نظام الـ دي بي إس على أساس بيانات تتبع الأعراض، وهذه النهج تعد بتقليل الوقت اللازم للبرمجة الموازية - وهو حاليا أحد أكبر العوامل في نظام DBS.

الاعتبارات الأخلاقية والتنظيمية

ومع انتقال تكنولوجيات الهندسة العصبية من البحوث إلى الممارسة السريرية، تنشأ تحديات أخلاقية وتنظيمية كبيرة، وتشمل المسائل الرئيسية الموافقة المستنيرة للمرضى الذين يعانون من إعاقة عقلية، وخصوصية البيانات المتعلقة بالتسجيلات العصبية، والمساواة في الوصول، وإمكانية حدوث تغييرات غير مقصودة في الشخصية.

الموافقة المُستنَرة والقدرة

ويمكن أن تضعف الاضطرابات الصحية العقلية القدرة على اتخاذ القرار، وتثير تساؤلات بشأن صحة الموافقة المستنيرة على الـ دي بي إس أو غير ذلك من الإجراءات المتفشية، ويجب أن تكفل البروتوكولات فهم المرضى للطابع التجريبي للعديد من العلاجات، والمخاطر، وإمكانية حدوث آثار في الأماكن، وقد يُشرك صانعو القرار البديلون، ولكن هذا يضيف تعقيداً.

خصوصية البيانات والأمن

وتولد شركات BCIs المغلقة وأجهزة تكييف البيانات الفوقية بيانات عصبية عالية التردد يمكن أن تكشف عن تفاصيل دقيقة عن أفكار الشخص وعواطفه ونواياهه، كما أن تخزين هذه البيانات ونقلها وتحليلها يشكلان مخاطر على الخصوصية، كما أن التشفير والتقليل من البيانات والضوابط الصارمة على الدخول أمر أساسي، كما أن الهيئات التنظيمية مثل هيئة تنمية الأعمال الحرة بدأت تحتاج إلى تدابير أمنية إلكترونية للمصابين.

الإنصاف في الوصول

وتكلفة التدخلات العصبية هي مكلفة، ويمكن أن تبلغ تكاليف الجراحة التي تجريها دائرة خدمات الدعم الميداني أكثر من 000 50 دولار؛ وتكلف الدورات المتكررة لدائرة خدمات النقل البري آلافاً؛ وبدون تغطية تأمينية أو تمويل عام، ستظل هذه التكنولوجيات متاحة فقط للسكان الأغنياء؛ ويجب أن تنظر الجهات المعنية بسياسة التوزيع غير الشامل بتكلفة أقل، مثل أجهزة التثبيت أو التغذية العصبية المحمولة التي تستخدم في نظام التعليم البيئي، في إضفاء الطابع الديمقراطي على إمكانية الوصول، ولكن بيانات الكفاءة لا تزال متباينة.

التكامل مع الانضباطات الأخرى: الوراثة، والتصوير الرقمي، والطب النفسي الدقيق

ومستقبل الهندسة العصبية للصحة العقلية متعدد التخصصات بطبيعته، إذ يمكن أن يؤدي دمج المعالجة العصبية بالبيانات الوراثية والتتبع الرقمي والنماذج الحاسوبية إلى طبيب نفسي معالج شخصي حقا.

نتائج الوراثة وحيازتها

وقد تؤثر الاختلافات في الجينات التي تؤثر على نظم نقل الأعصاب (مثلاً، BDNF، COMT، الناقلة الهوائية) على كيفية استجابة الأفراد لنظام الرصد التقني أو نظام البوليسترين، وتشير بعض الدراسات إلى أن البوليمورفيا المولد للديوكسينات (Val66Met) مرتبط بنتيجة المقياس البلاستيكي الناجم عن الاختلال، كما أن التنميط المنظور قبل العلاج يمكن أن يساعد على التنبؤ بالرد واختيار.

التصوير الرقمي والقابلات للزراعة

ويمكن للهواتف الذكية والدوائر الذكية أن تجمع بيانات سلبية عن النشاط والنوم والتفاعل الاجتماعي والأنماط الصوتية، وهذا [(FLT:0]) من التلقيم الفيزيائي يوفر تدابير مستمرة للمزاج والسلوك يمكن استخدامها لحفز التشخيص العصبي أو تعديل أوضاع المحاكاة، مثلاً، يمكن أن يشير انخفاض النشاط البدني أو حدوث زيادة في حلقة الكلام

النماذج الحاسوبية للتدخل الشخصي

ويجري استخدام نماذج شبكة المخ الكبيرة، مثل النماذج القائمة على نماذج دينامية للدوافع السببية أو نماذج التنبؤ القائمة على الاتصال، لتحفيز كيفية تأثير محاكاة عقد واحد على الشبكة بأكملها، ويمكن لهذه النماذج التنبؤ بالآثار المترتبة في المراحل النهائية على نظام إدارة المباني أو نظام الرصد التقني، مما يتيح للمستوصفين اختيار أهداف ومعايير تحقق أقصى قدر من التغييرات في الشبكة، مع التقليل إلى أدنى حد من الآثار الجانبية، ومع إمكانية تحديث النموذج في الوقت الحقيقي.

التحديات التي تواجه التبني على نطاق واسع

وعلى الرغم من الإمكانات الهائلة، لا تزال هناك عقبات كبيرة قبل أن تصبح الهندسة العصبية أداة رئيسية للرعاية الصحية العقلية، وتشمل هذه التحديات التحديات العلمية (التثبت من المؤشرات، وفهم التقلبات الفردية)، والعقبات التقنية (طول العمر، والطاقة اللاسلكية، واللوغاريتمات المغلقة)، والحواجز المنهجية (السداد، والتدريب، والمسارات التنظيمية).

تقييم المعالم الحيوية

وفي حين تم تحديد العديد من المعالم الحيوية العصبية المرشحة (مثلاً عدم التماثل في الألف الجبهي في الاكتئاب، والانقلاب بين القاعتين في OCD)، لم يتم التحقق من صحة إلا القليل منها في مجموعات مستقلة كبيرة، ومن الضروري أن تكون هذه الإشارات موثوقة ومفيدة سريرياً، ويحتاج الميدان إلى بروتوكولات تسجيل موحدة وإلى بيانات مفتوحة للتعجيل بالتصديق عليها.

جيم - التغير الفردي

إن اضطرابات الصحة العقلية غير متجانسة، إذ أن مريضين من نفس تشخيص إدارة الصحة العقلية قد يكون لديهما اختلالات في الدائرة العصبية مختلفة اختلافا كبيرا، بينما تتطلب النُهج الشخصية، مع الواعدة، أن نتمكن من وضع خريطة دقيقة لشكل الفرد في المريض للتدخل الصحيح، وهذا يتطلب تصويرا عالي الاستبانة، صفائف الكهرومغناطيسية الكثيفة، وتتبع المدى الطويل، ولكن التعلم الموجه من الآلات، لا يمكن أن يساعد إلا إذا توفر التدريب.

الاستنتاج: الأفق المتحول

ومن شأن الاتجاهات الناشئة في الهندسة العصبية أن تعيد تشكيل المشهد الطبيعي للعلاج في مجال الصحة العقلية، ومن التفاعلات بين المخ والحاسوب التي تزيل المزاج في الوقت الحقيقي لتكييف المخ العميق الذي يكيف العلاج بشكل مستقل، ومن شأن هذا المجال أن ينتقل إلى مسارات دقيقة وشخصية، وقليلا من التدخلات المتغلفة.