الهندسة العصبية

الموسوعة الحرة

الهندسة العصبية (المعروفة أيضًا باسم هندسة الأعصاب ) هي فرع من فروع الهندسة الطبية الحيوية ، يستخدم تقنيات هندسية لفهم وإصلاح واستبدال وتحسين الأنظمة العصبية. يتمتع مهندسو الأعصاب بمؤهلات فريدة لحل مشكلات التصميم عند نقطة التقاء الأنسجة العصبية الحية والتركيبات غير الحية. [ 1 ]

ملخص

يستند مجال الهندسة العصبية إلى مجالات علم الأعصاب الحاسوبي ، وعلم الأعصاب التجريبي، وعلم الأعصاب ، والهندسة الكهربائية ، ومعالجة الإشارات في الأنسجة العصبية الحية، ويشمل عناصر من الروبوتات ، وعلم التحكم الآلي ، وهندسة الحاسوب ، وهندسة الأنسجة العصبية ، وعلم المواد ، وتقنية النانو . ومن أبرز أهداف هذا المجال استعادة وظائف الجسم البشري وتعزيزها من خلال التفاعلات المباشرة بين الجهاز العصبي والأجهزة الاصطناعية ، مع التركيز على المنهجية الكمية والممارسات الهندسية. وتشمل الأهداف البارزة الأخرى تحسين قدرات التصوير العصبي وتفسير التشوهات العصبية من خلال البيانات الكمية. [ 2 ]

يركز جزء كبير من الأبحاث الحالية على فهم ترميز ومعالجة المعلومات في الأنظمة الحسية والحركية ، وتحديد كيفية تغير هذه المعالجة في الحالات المرضية ، وكيفية التحكم بها من خلال التفاعل مع الأجهزة الاصطناعية، بما في ذلك واجهات الدماغ والحاسوب والأطراف الاصطناعية العصبية . كما تُجرى أبحاث حول الترميز العصبي الشكلي، الذي يُمكنه استعادة المدخلات الحسية الطبيعية للمبتورين عن طريق إرسال نبضات كهربائية إلى الدماغ عبر جهاز تحفيز عصبي عبر الجلد. كذلك، ولتحسين فهم نوايا العضلات، يستخدم مهندسو الأعصاب فك ترميز تخطيط العضلات من خلال التعرف على الأنماط عبر تخطيط كهربية العضل. [ 3 ] وتركز أبحاث أخرى بشكل أكبر على البحث التجريبي، بما في ذلك استخدام الغرسات العصبية المتصلة بتقنيات خارجية. يُعد علم ديناميكا السوائل العصبية فرعًا من الهندسة العصبية يركز على ديناميكا السوائل في الجهاز العصبي. [ 4 ]

تاريخ

سمكة السلور الكهربائية في مصطبة من التيتانيوم، نقش بارز ملون

منذ آلاف السنين، استخدم الطب المصري والروماني التقليدي أساليب التعديل العصبي الاصطناعي لإصلاح وتعزيز الجهاز العصبي. واستغلوا الخصائص الكهربائية للحيوانات لأغراض علاجية. ووفقًا لتفسير اللوحات الجدارية في مقبرة المهندس المعماري تي في سقارة ، استخدم المصريون سمك السلور النيلي ( Synodontis batensoda و Malapterurus electricus ) المولد للكهرباء لتحفيز الأنسجة كهربائيًا. ويعود أول استخدام موثق للتحفيز الكهربائي لتسكين الألم إلى عام 46 ميلاديًا، في الإمبراطورية الرومانية، عندما استخدم سكريبونيوس لارجوس الخصائص الكهربائية لسمكة التوربيدو لتخفيف الصداع. [ 5 ]

جهاز كهربائي يستخدم للكشف عن الإشارات العصبية. من كتاب إميل دو بوا-ريموند، "دراسات في الكهرباء الحيوانية" (1848).

سُجّل أول استخدام لجهاز الصعق الكهربائي في العلاج الطبي في مستشفى ميدلسكس بلندن عام ١٧٦٧. [ ٦ ] تعود أصول ما يُعرف اليوم بالهندسة العصبية إلى الطبيب والفيزيائي وعالم الأحياء الإيطالي لويجي غالفاني ، الذي عاش في القرن الثامن عشر . اكتشف غالفاني، إلى جانب رواد آخرين مثل عالم وظائف الأعضاء إميل دو بوا-ريموند ، أن الإشارات الكهربائية في الأعصاب والعضلات تتحكم في الحركة، مما شكّل أول فهم للطبيعة الكهربائية للدماغ. [ ٧ ] [ ٨ ] في عام ١٨٠٠، أبلغ أليساندرو فولتا الجمعية الملكية أنه سمع صوت غليان مزعجًا أثناء تطبيق ٥٠ فولتًا على رأسه. كانت هذه أول تجربة على التحفيز الكهربائي للجهاز السمعي البشري. [ ٩ ] في عام ١٩٢٤، اكتشف عالم وظائف الأعضاء والطبيب النفسي الألماني هانز بيرغر (١٨٧٣-١٩٤١) النشاط الكهربائي للدماغ (المعروف بموجات الدماغ)، وتحديدًا إيقاع موجات ألفا . وقد أدى هذا الاكتشاف إلى اختراع تخطيط كهربية الدماغ البشري . [ ١٠ ] [ ١١ ]

منذ أوائل القرن العشرين وحتى أربعينياته، شهد هذا المجال تراجعًا في مكانته، إذ لم تكن ادعاءات العاملين فيه مدعومة بآليات أو نتائج منطقية. [ 12 ] إلا أنه في عام 1956، شهد المجال انتعاشًا ملحوظًا مع اختراع الترانزستورات، التي أتاحت لأول مرة إمكانية التحفيز الكهربائي من داخل الجسم، على عكس الطرق السابقة التي كانت تتطلب تحفيزًا خارجيًا، والذي كان أقل دقة بكثير وله تأثيرات أشد. أدى استخدام الإلكترونيات الدقيقة إلى عقود من الابتكارات في هذا المجال، والتي شكلت ملامح الهندسة العصبية الحالية. فقد ظهرت خلال هذه الفترة زراعة القوقعة ، وجهاز تنظيم ضربات القلب ، ومحفزات العصب العجزي ، ومحفزات النخاع الشوكي، ومحفزات فوق الجافية للنخاع الشوكي، مما دفع الهندسة العصبية إلى صدارة الطب بحلول تسعينيات القرن العشرين.

نظرًا لحداثة مجال الهندسة العصبية، فإن المعلومات والأبحاث المتعلقة به محدودة نسبيًا، وإن كان هذا الوضع يتغير بسرعة. بدأت أولى المجلات المتخصصة في الهندسة العصبية، وهما مجلة الهندسة العصبية ومجلة هندسة الأعصاب وإعادة التأهيل، النشر في عام 2004. ويعقد معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) مؤتمرات دولية حول الهندسة العصبية سنويًا منذ عام 2003. [ 13 ] في المؤتمر الافتتاحي عام 2003، ألقت كارول لوكاس، مديرة البرامج الطبية الحيوية في المؤسسة الوطنية للعلوم آنذاك ، إحدى المحاضرات المحورية . قدمت لوكاس في محاضرتها نظرة عامة ورؤى ثاقبة حول مستقبل الهندسة العصبية ومبادرات علم الأعصاب. واستعرضت أكثر من 200 ورقة بحثية تغطي طيفًا واسعًا من المواضيع، بما في ذلك المعلوماتية العصبية، وديناميكيات السلوك، وتصوير الدماغ. شكلت هذه المحاضرة الأساس الذي بُني عليه البحث المستقبلي في مجال الهندسة العصبية. ويشهد هذا المجال الجديد حاليًا تخصصًا متزايدًا. فعلى سبيل المثال، في عام 2024 تم تحديد فرع جديد من هذا المجال، وهو مفهوم النمط العصبي الإدراكي للأم والجنين. [ 14 ] [ 15 ]

الأساسيات

تتمحور المبادئ الأساسية للهندسة العصبية حول فهم التفاعل بين الخلايا العصبية والشبكات العصبية ووظائف الجهاز العصبي، وذلك لإنشاء نماذج قابلة للقياس تُسهّل ابتكار أجهزة قادرة على تفسير الإشارات والتحكم بها لتوليد استجابات ذات مغزى. وينصبّ التركيز الأساسي للتقدم في هذا المجال على بناء نماذج نظرية تحاكي الأنظمة البيولوجية الكاملة أو مكوناتها الوظيفية الموجودة في الطبيعة. [ 16 ] والهدف الرئيسي لهذه المرحلة من التطور التكنولوجي هو دمج الآلات مع الجهاز العصبي، مما يُمكّن من رصد النشاط العصبي وتعديله . [ 17 ]

علم الأعصاب

يُعدّ فهم آلية عمل الجهاز العصبي أحد الأهداف الرئيسية للهندسة العصبية. فالرسائل التي يستخدمها الجسم للتأثير على الأفكار والحواس والحركات تُوجّه بواسطة نبضات عصبية تنتقل عبر أنسجة الدماغ إلى باقي أجزاء الجسم. والخلايا العصبية هي الوحدات الوظيفية الأساسية للجهاز العصبي؛ وهي خلايا متخصصة للغاية قادرة على إرسال هذه الإشارات التي تُشغّل وظائف حيوية ووظيفية ضرورية للبقاء على قيد الحياة وجودة الحياة. وتمتلك الخلايا العصبية خصائص كهروكيميائية مميزة تُمكّنها من معالجة المعلومات ثم نقلها إلى خلايا أخرى.

يعتمد النشاط العصبي على جهد غشاء الخلية العصبية والتغيرات التي تحدث على طوله وعبره. يُحافظ عادةً على جهد ثابت، يُعرف بجهد الغشاء ، بواسطة تراكيز معينة من أيونات محددة عبر أغشية الخلايا العصبية. تُحدث الاضطرابات أو التغيرات في هذا الجهد اختلالًا، أو استقطابًا، عبر الغشاء. يؤدي زوال استقطاب الغشاء بعد تجاوزه جهد العتبة إلى توليد جهد فعل، وهو المصدر الرئيسي لنقل الإشارات، المعروف باسم النقل العصبي في الجهاز العصبي. ينتج عن جهد الفعل سلسلة من تدفق الأيونات عبر غشاء المحور العصبي، مما يُنشئ سلسلة فعالة من نبضات الجهد أو "إشارة كهربائية" قادرة على نقل المزيد من التغيرات الكهربائية في خلايا أخرى. يمكن توليد الإشارات بواسطة محفزات كهربائية وكيميائية ومغناطيسية وبصرية وغيرها من أشكال التحفيز التي تؤثر على تدفق الشحنات، وبالتالي مستويات الجهد، عبر أغشية الخلايا العصبية. [ 18 ]

تُنتج الأنشطة العصبية قبل المشبكية وبعد المشبكية تذبذبات ذات وظيفة مزدوجة في شبكات الدماغ: تتأثر التذبذبات العصبية بالمدخلات النبضية، وتؤثر بدورها على توقيت مخرجات النبضات. [ 19 ] وبالتالي، تُعد الخلايا العصبية مولدات ومستقبلات للمجالات الكهرومغناطيسية. وهذا يعني أن الخلايا العصبية تتفاعل مع تذبذبات الخلايا العصبية الأخرى، وبالتالي، قد تُغير تذبذباتها من خلال التفاعل مع مجالات كهرومغناطيسية أخرى. وقد يُؤدي التأثير الاصطناعي للتيار الكهربائي والمجالات المغناطيسية إلى تغيير نشاط الدماغ. [ 20 ] [ 21 ]

هندسة

يتمثل الهدف الرئيسي الثاني للهندسة العصبية في تطوير أدوات تكنولوجية تُستخدم لفهم الأنظمة العصبية المعقدة والتفاعل معها. وتساعد طرق دراسة وتوليد الإشارات الكيميائية والكهربائية والمغناطيسية والبصرية، المسؤولة عن كمونات المجال خارج الخلوي ونقل الإشارات المشبكية في الأنسجة العصبية، الباحثين على تعديل نشاط النظام العصبي. ولفهم خصائص نشاط النظام العصبي، يستخدم المهندسون تقنيات معالجة الإشارات والنمذجة الحاسوبية. [ 22 ] ولمعالجة هذه الإشارات، يجب على مهندسي الأعصاب ترجمة الفولتية عبر الأغشية العصبية إلى معلومات مقابلة، وهي عملية تُعرف بفك التشفير العصبي . ويدرس مجال التشفير العصبي المقابل كيفية تشفير الدماغ للأفكار والمدخلات والمخرجات في شكل مولدات الأنماط المركزية (CPGs) ومتجهات الحركة والنموذج الداخلي للمخيخ والخرائط الجسدية لفهم الحركة والظواهر الحسية. ويُعد فك تشفير هذه الإشارات في مجال علم الأعصاب العملية التي تفهم من خلالها الخلايا العصبية الفولتية التي تم نقلها إليها. تتضمن التحويلات الآليات التي يتم من خلالها تفسير الإشارات ذات شكل معين ثم ترجمتها إلى شكل آخر. ويسعى المهندسون إلى وضع نماذج رياضية لهذه التحويلات. [ 22 ]

تُستخدم طرق متنوعة لتسجيل الإشارات العصبية، وعادةً ما تكون هذه الإشارات عبارة عن قياسات الجهد أو تركيز الكالسيوم. وتشمل الطرق الغازية طرقًا داخلية وخارجية. تتضمن الطرق الخارجية تسجيلات الوحدة العصبية المفردة، وقياسات جهد المجال خارج الخلوي ، وقياس التيار الكهربائي؛ ومؤخرًا، استُخدمت مصفوفات متعددة الأقطاب لتسجيل الإشارات ومحاكاتها. أما الطرق الداخلية فتشمل الطرق القائمة على الأقطاب الكهربائية والطرق البصرية. وتشمل الطرق القائمة على الأقطاب الكهربائية تسجيلات الأقطاب الكهربائية الدقيقة، وتقنية التثبيت الموضعي ، وبعض التعديلات على هذه الطرق على المستوى النانوي. وتشمل الطرق البصرية التحفيز البصري الوراثي ، الذي يُمكنه تنشيط أو تثبيط الخلية العصبية، والتسجيل البصري ، وعادةً ما يكون تصوير الكالسيوم أو الجهد، الذي يرصد التغيرات في جهد الغشاء. [ 23 ]

يمكن مراقبة الجهاز العصبي والتأثير عليه خارجياً وبطريقة غير جراحية، وهو أساس مجال التعديل العصبي ، كما هو موضح أدناه.

نِطَاق

الميكانيكا العصبية

علم الميكانيكا العصبية هو مجال يجمع بين علم الأحياء العصبي، والميكانيكا الحيوية، والإحساس والإدراك، والروبوتات. [ 24 ] يستخدم الباحثون تقنيات ونماذج متقدمة لدراسة الخصائص الميكانيكية للأنسجة العصبية وتأثيرها على قدرة هذه الأنسجة على تحمل وتوليد القوة والحركات، بالإضافة إلى مدى تأثرها بالأحمال الرضية. [ 25 ] يركز هذا المجال البحثي على ترجمة تحولات المعلومات بين الجهازين العصبي العضلي والهيكلي لتطوير وظائف وقواعد تحكم عمل وتنظيم هذين الجهازين. [ 26 ] يمكن محاكاة الميكانيكا العصبية من خلال ربط نماذج حاسوبية للدوائر العصبية بنماذج لأجسام الحيوانات في بيئات افتراضية. [ 24 ] يجري حاليًا بحث التحليل التجريبي للميكانيكا الحيوية، بما في ذلك حركية وديناميكية الحركات، وعمليات وأنماط التغذية الراجعة الحركية والحسية أثناء عمليات الحركة، وتنظيم الدوائر والتشابكات العصبية في الدماغ المسؤول عن التحكم الحركي، وذلك لفهم تعقيد حركة الحيوانات. تهدف دراسة علم الأعصاب الميكانيكي إلى تحسين علاجات المشاكل الصحية الفسيولوجية، والتي تشمل تحسين تصميم الأطراف الاصطناعية، واستعادة الحركة بعد الإصابة، وتصميم الروبوتات المتنقلة والتحكم فيها.

على سبيل المثال، يُعنى مختبر ميشيل لابلاكا في معهد جورجيا للتكنولوجيا بدراسة التمدد الميكانيكي لمزارع الخلايا، والتشوه القصي لمزارع الخلايا المستوية، والتشوه القصي للمصفوفات ثلاثية الأبعاد الحاوية على الخلايا. ويتبع فهم هذه العمليات تطوير نماذج وظيفية قادرة على توصيف هذه الأنظمة في ظل ظروف الحلقة المغلقة بمعايير محددة بدقة. ومن خلال دراسة البنى في الهيدروجيلات ثلاثية الأبعاد، يستطيع الباحثون تحديد نماذج جديدة للخصائص الميكانيكية للخلايا العصبية. فعلى سبيل المثال، طورت لابلاكا وزملاؤها نموذجًا جديدًا يُظهر أن الإجهاد قد يلعب دورًا في زراعة الخلايا. [ 27 ]

التعديل العصبي

يهدف التعديل العصبي في الطب (المعروف أيضًا بالعلاج العصبي ) إلى علاج الأمراض أو الإصابات باستخدام تقنيات الأجهزة الطبية غير الجراحية التي تُعزز أو تُثبط نشاط الجهاز العصبي من خلال إيصال الأدوية أو الإشارات الكهربائية أو غيرها من أشكال التحفيز الطاقي لاستعادة الوظائف المتضررة نتيجة خلل في مناطق معينة من الدماغ. وتُستخدم طرائق علاجية مختلفة في هذا المسعى للتأثير على الوظائف العصبية، وأكثرها شيوعًا هي المجالات الكهربائية والمغناطيسية المُطبقة خارجيًا. [ 20 ] [ 21 ] وهناك مجالات أخرى أقل شيوعًا، مثل: العلاج الضوئي ، والتعديل الحيوي الضوئي ، والتحفيز العصبي الفكري الصوتي الضوئي (APIN)، والتحفيز الصوتي منخفض التردد، بما في ذلك العلاج الاهتزازي الصوتي والتحفيز السمعي الإيقاعي . وقد تندرج بعض التفاعلات بين الأم والجنين ضمن نطاق التعديل العصبي. [ 15 ] وقد حددت مراجعة للأدبيات العلمية نُشرت عام 2024 فرضيات حول أسباب استخدام تقنيات التعديل العصبي غير الجراحية المختلفة. [ 28 ]

يواجه الباحثون في هذا المجال تحديًا يتمثل في ربط التقدم المحرز في فهم الإشارات العصبية بالتطورات في التقنيات التي تنقل هذه الإشارات وتحللها بحساسية وتوافق حيوي وجدوى متزايدة ضمن أنظمة الحلقات المغلقة في الدماغ، وذلك بهدف ابتكار علاجات وتطبيقات سريرية جديدة لعلاج المصابين بأنواع مختلفة من التلف العصبي. [ 29 ] وقد استُخدمت أجهزة تعديل الإشارات العصبية لتحسين خلل الجهاز العصبي المرتبط بمرض باركنسون، وخلل التوتر العضلي، والرعاش، ومتلازمة توريت، والألم المزمن، والوسواس القهري، والاكتئاب الحاد، والصرع (في نهاية المطاف). [ 29 ] ويُعد التحفيز العميق للدماغ فعالًا بشكل خاص في علاج اضطرابات الحركة مثل مرض باركنسون، وذلك من خلال التحفيز عالي التردد للأنسجة العصبية لكبح الرعاش (ليغا وآخرون، 2011). يُعد التعديل العصبي علاجًا جذابًا للعديد من العيوب لأنه يركز فقط على علاج مناطق محددة للغاية من الدماغ، على عكس العلاجات الجهازية (مثل الأدوية) التي يمكن أن يكون لها آثار جانبية على الجسم.

يشير مصطلح التعديل العصبي عادةً إلى محاولات التأثير على الدماغ من مصادر خارجية. ويرتبط هذا المجال ارتباطًا وثيقًا بمجال زراعة الأجهزة العصبية، مثل مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة التي تحفز وظائف الدماغ وتسجلها، مع وجود تحسينات مستقبلية تهدف إلى جعلها أجهزة توصيل قابلة للتعديل والاستجابة للأدوية والمحفزات الأخرى. [ 30 ] يُنظر إليه غالبًا كبديل للعلاج الدوائي طويل الأمد عند علاج الحالات المزمنة أو طويلة الأمد. النوع الأكثر شيوعًا هو تحفيز الحبل الشوكي، حيث يُمرر تيار كهربائي عبر العمود الظهري للحبل الشوكي، مما يُحدث تغييرًا في جهد الفعل عبر الأغشية في الفضاء فوق الجافية. [ 31 ] في البداية، كان هذا النوع من العلاج يُستخدم حصريًا بالتزامن مع نظرية التحكم بالبوابة، ولكن في الآونة الأخيرة اقترح الباحثون عدة آليات جهد فعل بديلة. يُعد هذا النوع من العلاج الأنسب للمرضى الذين يعانون من ألم عصبي مزمن والذين استنفدوا الخيارات الأخرى، لأنه لا يُعالج الألم بل يسعى إلى تخفيفه. يُستخدم هذا العلاج فقط لمن يعانون من ألم يتجاوز 5 درجات على مقياس الألم من 1 إلى 10، وذلك بسبب طبيعته الجراحية الشديدة وتأثيراته المحدودة على الإجراءات الطبية المستقبلية. ويكمن الاختلاف في العلاج في اختلاف أشكال الموجات، مع إمكانية الشعور بوخز خفيف أو عدم الشعور به. [ 32 ]

إعادة نمو وإصلاح الخلايا العصبية

يُطبّق علم الأعصاب والتأهيل العصبي علوم الأعصاب والهندسة لإيجاد حلول سريرية للمشاكل الناجمة عن تلف الأعصاب أو خلل وظائفها. ويركز تطبيق الهندسة في مجال تجديد الأعصاب على هندسة الأجهزة والمواد التي تُسهّل نمو الخلايا العصبية لتطبيقات محددة، مثل تجديد الأعصاب الطرفية المصابة، وتجديد أنسجة الحبل الشوكي في حالات إصابات الحبل الشوكي [ 33 ] ، وتجديد أنسجة الشبكية. أما الهندسة الوراثية [ 34 ] وهندسة الأنسجة ، فهما مجالان لتطوير دعامات لنمو الحبل الشوكي، مما يُسهم في حل المشاكل العصبية [ 35 ] .

في الحالات التي لا يمكن فيها إصلاح الجهاز العصبي أو إعادة نموه، يمكن استخدام الأطراف الاصطناعية العصبية لاستبدال الوظيفة (الوظائف) المفقودة.

البحوث والتطبيقات

تركز الأبحاث التي تتناول الهندسة العصبية على استخدام الأجهزة لدراسة كيفية عمل الجهاز العصبي واختلال وظائفه. [ 36 ]

التصوير العصبي

تُستخدم تقنيات التصوير العصبي لدراسة نشاط الشبكات العصبية، بالإضافة إلى بنية الدماغ ووظيفته. يسجل التصوير واسع النطاق نشاط مناطق الدماغ، حيث يبلغ حجم المنطقة عادةً بضعة ملليمترات وتحتوي على ملايين الخلايا العصبية. ويمكن تطبيق هذه التقنية على أدمغة أكبر حجمًا، بما في ذلك أدمغة البشر. تشمل تقنيات التصوير العصبي واسع النطاق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، والتصوير المقطعي المحوسب (CAT). تهتم دراسات التصوير العصبي الوظيفي بتحديد مناطق الدماغ المسؤولة عن أداء مهام محددة. يقيس التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي النشاط الديناميكي الدموي المرتبط ارتباطًا وثيقًا بالنشاط العصبي، ويُستخدم لرسم خرائط الاستجابات الأيضية في مناطق محددة من الدماغ استجابةً لمهمة أو محفز معين. ويجري حاليًا تطوير أجهزة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير المقطعي المحوسب (CAT) وتخطيط كهربية الدماغ (EEG) واستخدامها لأغراض مماثلة. [ 29 ]

في المقابل، يسجل التصوير المجهري نشاط الخلايا العصبية الفردية. ولا يمكن تطبيق ذلك إلا على أحجام أصغر بكثير، ويتطلب إما كشف الدماغ (كما هو الحال عند استخدام هذه التقنية على ذباب الفاكهة ) أو استخدام كائن حي شفاف (مثل يرقات سمكة الزيبرا ). وتشمل تقنيات التصوير العصبي المجهري تصوير الكالسيوم والأصباغ الحساسة للجهد ، بما في ذلك مؤشرات الجهد المشفرة جينيًا .

الشبكات العصبية

يستطيع العلماء استخدام الملاحظات التجريبية للأنظمة العصبية، والنماذج النظرية والحسابية لهذه الأنظمة، لإنشاء شبكات عصبية بهدف محاكاة الأنظمة العصبية بأكبر قدر ممكن من الواقعية. يعتمد أحد هذه الأساليب على الشبكة العصبية المرصودة ( الكونكتوم ) ويحاول التنبؤ بتفاصيل تنشيط الجهاز العصبي وسلوكه استجابةً للمؤثر. [ 37 ]

يمكن استخدام الشبكات العصبية الاصطناعية في التحليلات التي تساعد على فهم أو تصميم الأجهزة العصبية التقنية ، حتى وإن لم تُحاكَى هذه الشبكات مع الجهاز العصبي البيولوجي. ويمكن بناء هذه الشبكات وتدريبها استنادًا إلى نماذج نظرية وحسابية ، واستخدامها لمطابقة أو التنبؤ بالمعادلات النظرية أو النتائج التجريبية للسلوك المرصود للأنظمة العصبية. ويمكن لهذه النماذج حساب أو تمثيل طيف واسع من الظواهر، مثل ديناميكيات تركيز الأيونات، وحركية القنوات ، والنقل المشبكي ، وحسابات الخلايا العصبية المفردة، واستقلاب الأكسجين ، أو تطبيق نظرية الأنظمة الديناميكية .

الواجهات العصبية

تُعدّ الواجهات العصبية عنصرًا أساسيًا في دراسة الأنظمة العصبية، وتعزيز وظائف الخلايا العصبية أو استبدالها بأجهزة مُصممة هندسيًا. يهدف هذا النهج إلى تطوير أجهزة قادرة على جمع معلومات انتقائية من الدوائر العصبية حول نشاط الجهاز العصبي، وتحفيز مناطق مُحددة من الأنسجة العصبية لاستعادة وظائفها أو الإحساس بها. [ 38 ] ومن التقنيات الشائعة الاستخدام مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة ، بالإضافة إلى تقنيات أحدث مثل وحدات البكسل العصبية (Neuropixels) وتقنية نيورالينك (Neuralink) ، والتي تُستخدم لدراسة الشبكات العصبية، وربما التحكم بها. في المقابل، تعتمد الواجهات العصبية البصرية على التسجيلات الضوئية والتحكم عن طريق علم البصريات الوراثية ، مما يجعل خلايا دماغية مُعينة حساسة للضوء لتعديل نشاطها. ويمكن بعد ذلك زرع ألياف بصرية في الدماغ لتحفيز أو تثبيط الخلايا العصبية المُستهدفة باستخدام الضوء، بالإضافة إلى تسجيل نشاط الفوتونات - وهو مؤشر على النشاط العصبي - بدلًا من استخدام الأقطاب الكهربائية.

نظرًا لأن الغرسات العصبية تُزرع داخل الجسم، فإن المواد المُصنّعة منها، وآثارها طويلة الأمد، تخضع باستمرار للمراقبة الدقيقة. يتمثل أحد الأساليب في جعل المواد المستخدمة في هذه الأجهزة متوافقة مع الخصائص الميكانيكية للأنسجة العصبية التي تُزرع فيها. تتضمن عملية التوصيل العصبي تجديدًا مؤقتًا لهياكل المواد الحيوية أو أقطابًا كهربائية دائمة، ويجب أن تُراعي استجابة الجسم للمواد الغريبة . [ 39 ] تشير بعض الأبحاث إلى أن الطلاءات الحيوية الهجينة هي أفضل طريقة لضمان حماية الجسم، وأن الإشارات الكهربائية هي أفضل وسيلة لاستقبال النبضات. مع ذلك، تستخدم جميع هذه التقنيات تقريبًا معادن نفيسة كمادة للأقطاب الكهربائية، لذا يبقى الجانب المعدني حاضرًا، على الرغم من محاولات جعلها أكثر توافقًا حيويًا. كما توجد العديد من فرص الخطأ وفشل المواد نظرًا لصغر حجم الغرسات وقسوة البيئة الداخلية لجسم الإنسان. تُؤثر مشكلات مثل التشقق والتآكل والتقشر والذوبان سلبًا على عمر هذه المنتجات وفعاليتها، مما يزيد بشكل كبير من احتمالية حدوث آثار سلبية طويلة الأمد. تشمل بعض هذه الآثار المحتملة طويلة المدى الالتهاب المزمن وتلف الأنسجة والتسمم العصبي في حالة تسرب المواد الموجودة داخل الغرسات إلى الجسم. [ 40 ]

واجهات الدماغ والحاسوب

تسعى واجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) إلى التواصل مباشرة مع الجهاز العصبي البشري لمراقبة وتحفيز الدوائر العصبية بالإضافة إلى تشخيص وعلاج الخلل العصبي الجوهري.

بدأت واجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) كواجهة بسيطة بين الدماغ والحاسوب، تتيح للمرضى ذوي الإعاقة التواصل المباشر. ثم تطورت هذه الواجهات، واكتسبت أنظمة BCI ذات الحلقة المغلقة شعبية واسعة، ليس فقط لتوسيع نطاق التواصل المباشر، بل أيضاً لاستعادة الوظائف البشرية المفقودة. أصبحت واجهات الدماغ والحاسوب أداةً لعلاج المسارات العصبية المتضررة، بدلاً من مجرد حماية ما هو موجود. واليوم، مع النمو السريع للذكاء الاصطناعي، أصبحت واجهات الدماغ والحاسوب مساراً للذكاء التعاوني، حيث يندمج الذكاء البشري مع الذكاء الاصطناعي لممارسة وظائف الدماغ العليا، مثل اتخاذ القرارات وحل المشكلات. يمكن لهذا النظام الهجين إصلاح الاختلالات المعرفية في المجالات الطبية، ويمكنه عموماً تعزيز قدرات الدماغ البشري. [ 41 ]

مع ذلك، ثمة مخاوف أخلاقية بشأن تبعات دمج الذكاء الاصطناعي مع واجهات الدماغ والحاسوب. فواجهات الدماغ والحاسوب، التي صُممت في الأصل لأغراض طبية بحتة، تُستخدم الآن في مجالات الترفيه والدفاع والتسويق وغيرها. وقد أثار هذا الانتشار الواسع لجهاز طبي كان مقتصراً على فئة معينة، لا سيما مع التطورات الجديدة في مجال الذكاء الاصطناعي، مخاوف لدى العديد من أفراد المجتمع العلمي بشأن القضايا الأخلاقية المتعلقة باستقلالية الإنسان، والبيانات الشخصية، والمسؤولية القانونية عن الأفعال التي تستند إلى واجهات الدماغ والحاسوب، وإمكانية الوصول إلى هذه التقنية من منظور العدالة الاجتماعية. وتتعلق قضايا الاستقلالية بفصل قدرات الإنسان على اتخاذ القرارات عن واجهة الدماغ والحاسوب، ومشكلة تحمل الأفراد مسؤولية أفعالهم، بدلاً من إلقاء اللوم على واجهة الدماغ والحاسوب، في الحالات القانونية. ومع ازدياد اعتماد هذه الأنظمة، قد يؤدي ذلك إلى عزل الأشخاص ذوي الإعاقة الذين اختاروا عدم استخدامها، وإلى استياء تجاه أولئك الذين لا يختارون تبني هذه التقنية. وهناك مخاوف جدية بشأن أمن بيانات الدماغ، وإمكانية استخدام الوصول غير المصرح به إلى هذه البيانات لأغراض خبيثة. يثير هذا الأمر مشاكل تتعلق بالسرية داخل النظام الطبي وكيفية تتبع بيانات الدماغ وتخزينها. [ 42 ]

الأنظمة المصغرة

يمكن تطوير أنظمة عصبية دقيقة لتفسير وتوصيل الإشارات الكهربائية والكيميائية والمغناطيسية والبصرية إلى الأنسجة العصبية. تستطيع هذه الأنظمة رصد التغيرات في جهد الغشاء وقياس الخصائص الكهربائية، مثل كثافة النبضات أو سعتها أو معدلها، باستخدام أقطاب كهربائية، أو عن طريق تقييم التركيزات الكيميائية أو شدة ضوء التألق أو جهد المجال المغناطيسي. يهدف هذا النوع من الأنظمة إلى توصيل إشارات تؤثر على جهد الأنسجة العصبية، وبالتالي تحفيز أنسجة الدماغ لإحداث استجابة مرغوبة. [ 18 ]

مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة

تُعدّ مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة أدوات متخصصة تُستخدم لرصد التغيرات الحادة في الجهد الكهربائي في البيئة خارج الخلوية، والناتجة عن انتشار جهد الفعل عبر المحور العصبي. وقد قام مارك ألين ولابلاكا بتصنيع أقطاب كهربائية ثلاثية الأبعاد باستخدام مواد متوافقة حيوياً ، مثل بوليمرات SU-8 و SLA ، مما أدى إلى تطوير أنظمة أقطاب كهربائية دقيقة للاستخدام في المختبر وفي الجسم الحي، تتميز بمرونة عالية وقابلية للتمدد لتقليل تلف الأنسجة.

الأطراف الاصطناعية العصبية

الأطراف الاصطناعية العصبية هي أجهزة قادرة على تعويض أو استبدال الوظائف المفقودة للجهاز العصبي عن طريق تحفيزه وتسجيل نشاطه. يمكن دمج أقطاب كهربائية تقيس إشارات الأعصاب مع هذه الأطراف الاصطناعية، وإرسال إشارات إليها لتنفيذ الوظيفة المطلوبة. ويُناط بالمهندسين الباحثين في هذه الأجهزة مهمة توفير واجهة اصطناعية آمنة ومستدامة مع الأنسجة العصبية.

تستخدم الأطراف الاصطناعية الحسية أجهزة استشعار اصطناعية لتعويض الإشارات العصبية المفقودة من المصادر البيولوجية. [ 18 ] ولعلّ أنجح هذه الأطراف الاصطناعية الحسية هي غرسة القوقعة ، التي أعادت حاسة السمع للصم. أما الطرف الاصطناعي البصري لاستعادة البصر للمكفوفين، فلا يزال في مراحله الأولى من التطوير. توفر الأطراف الاصطناعية الحسية تغذية راجعة حسية عن طريق تحويل المحفزات الميكانيكية من المحيط إلى معلومات مشفرة يمكن للجهاز العصبي الوصول إليها. [ 43 ]

الأطراف الاصطناعية الحركية هي أجهزة تُستخدم في التحفيز الكهربائي للجهاز العصبي العضلي، ويمكنها أن تحل محل آليات التحكم في الدماغ أو الحبل الشوكي. ويمكن تصميم أطراف اصطناعية ذكية لتعويض الأطراف المفقودة؛ إذ يُمكن التحكم بها عن طريق الإشارات العصبية من خلال نقل الأعصاب من جذع الطرف المبتور إلى العضلات. وتقوم أقطاب كهربائية موضوعة على الجلد بتفسير الإشارات ومن ثم التحكم في الطرف الاصطناعي. وقد حققت هذه الأطراف الاصطناعية نجاحًا كبيرًا. أما التحفيز الكهربائي الوظيفي (FES) فهو نظام يهدف إلى استعادة العمليات الحركية، مثل تلك اللازمة للوقوف والمشي وقوة قبضة اليد. [ 29 ]

الروبوتات العصبية

علم الروبوتات العصبية هو دراسة كيفية تجسيد الأنظمة العصبية ومحاكاة الحركات في الآلات الميكانيكية. تُستخدم الروبوتات العصبية عادةً لدراسة التحكم الحركي والتنقل، والتعلم واختيار الذاكرة، وأنظمة القيم واختيار الفعل. من خلال دراسة الروبوتات العصبية في بيئات العالم الحقيقي، يسهل رصدها وتقييمها لوصف آليات عمل الروبوت من حيث أنظمته العصبية المدمجة وردود فعل هذه الأنظمة تجاه بيئتها. [ 44 ] على سبيل المثال، باستخدام نموذج حاسوبي لديناميكيات الموجات الشوكية الصرعية، ثبتت فعالية طريقة لمحاكاة تخفيف النوبات من خلال بروتوكول طيفي زائف. يحاكي النموذج الحاسوبي اتصال الدماغ باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لمريض مصاب بالصرع المعمم مجهول السبب. وقد تمكنت هذه الطريقة من توليد محفزات قللت من حدة النوبات.

تجديد وإصلاح الأنسجة العصبية

يهدف تجديد الأنسجة العصبية، أو التجديد العصبي ، إلى استعادة وظائف الخلايا العصبية المتضررة، بدءًا من الإصابات الطفيفة وصولًا إلى الخسائر الكبيرة الناتجة عن إصابات الدماغ الرضية. وتشمل استعادة وظائف الأعصاب المتضررة إعادة إنشاء مسار متصل للمحاور العصبية المتجددة إلى موقع التغذية العصبية. وتُشكل إصابات الأعصاب الطرفية، وإصابات الحبل الشوكي، وإصابات الدماغ الرضية، والأمراض التنكسية العصبية تحديات كبيرة أمام تجديد حزم المحاور العصبية. [ 45 ] ويؤدي التغير في البنية الفيزيائية الناجم عن الإصابة إلى تباطؤ النمو وفقدان القدرة على التنظيم. وقد تحققت إنجازات كبيرة في تقنيات النانو، والمواد الحيوية الحديثة، والعلاجات الخلوية، إلا أن النتائج الحالية غير كافية لإصلاح الأنسجة العصبية بعد التلف. لذا، تسعى هندسة الأنسجة إلى تحقيق مزيج من المواد الحيوية والخلايا والجزيئات النشطة بيولوجيًا لمحاكاة البيئة وتجديد الأنسجة مع دعم إصلاح الأنسجة الجديدة. [ 45 ]

العلاج الجراحي

يمكن إصلاح الفجوات الصغيرة باستخدام طعوم عصبية ذاتية عن طريق خياطة طرفي العصب المتضرر جراحيًا . أما في الإصابات الأكبر، فيمكن استخدام طعم عصبي ذاتي مأخوذ من موضع آخر في الجسم، إلا أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة وتتطلب عمليتين جراحيتين. [ 36 ] يُعد العلاج السريري للجهاز العصبي المركزي محدودًا، ويركز في الغالب على الحد من الأضرار الجانبية الناجمة عن شظايا العظام القريبة من موضع الإصابة أو الالتهاب. بعد انحسار التورم المحيط بالإصابة، يخضع المرضى لإعادة تأهيل لتدريب الأعصاب المتبقية على التعويض عن نقص وظيفة الأعصاب المتضررة. لا يوجد حاليًا أي علاج جراحي لاستعادة وظيفة أعصاب الجهاز العصبي المركزي المتضررة.

استراتيجيات هندسية للإصلاح

تركز الاستراتيجيات الهندسية لإصلاح إصابات الحبل الشوكي على تهيئة بيئة ملائمة لتجديد الأعصاب. وحتى الآن، لم يكن من الممكن علاج سوى تلف أعصاب الجهاز العصبي المحيطي سريريًا، إلا أن التقدم في أبحاث التقنيات الجينية والمواد الحيوية يُظهر إمكانية تجديد أعصاب الحبل الشوكي في بيئات مناسبة.

نظراً لقدرة الجسم المحدودة على تجديد حزم المحاور العصبية، يطور علماء الهندسة العصبية استراتيجيات محاكاة حيوية مختلفة قادرة على توفير رابطة عبر موضع الإصابة، مع توليد إشارات مورفولوجية وكيميائية وبيولوجية مثالية لاستعادة الأنسجة العصبية. تعتمد هندسة الأنسجة العصبية على دعامات خارجية من المواد الحيوية، باستخدام الخلايا والجزيئات النشطة بيولوجياً للتغلب على البيئة المثبطة وإصلاح الجهاز العصبي بنجاح. وتقوم الفكرة على تطوير مواد ذات أبعاد وشكل وخصائص محددة كأجهزة قابلة للزرع أو مواد حيوية. والهدف هو الحصول على هياكل متوافقة حيوياً ومتكاملة مع الأنسجة المحيطة، بحيث يمكن غزوها أو استبدالها بخلايا أصلية لاستعادة الوظائف المفقودة. [ 45 ] تتميز المواد الحيوية بأصلها الطبيعي وطبيعتها المطابقة أو المشابهة جداً للأنسجة المراد ترميمها، مثل: الكولاجين، والجيلاتين، وحمض الهيالورونيك، والألجينات، والكيتوزان. [ 45 ] على الرغم من أن المواد الحيوية الاصطناعية، مثل البولي كابرولاكتون، وحمض البولي-إل-لاكتيك، والبولي-دي، وحمض إل-لاكتيك-كو-جليكوليك، والبوليمرات الموصلة، تُعدّ نهجًا شائعًا في إصلاح الأنسجة العصبية، إلا أنها تنطوي على بعض القيود. تشمل هذه القيود انخفاض النشاط الحيوي، مما قد يزيد من خطر رفض الجسم لها بعد الزرع. [ 45 ]

على سبيل المثال، يسعى باحثون مثل لابلاكا إلى إيجاد علاجات لإصلاح وتجديد الأنسجة بعد إصابات الدماغ والحبل الشوكي الرضية ، وذلك بتطبيق استراتيجيات هندسة الأنسجة. ويبحث لابلاكا في طرق تجمع بين الخلايا الجذعية العصبية وهيكل داعم قائم على بروتينات المصفوفة خارج الخلوية، بهدف إيصالها بأقل قدر من التدخل الجراحي إلى الآفات غير المنتظمة الشكل التي تتشكل بعد الإصابة الرضية. ومن خلال دراسة الخلايا الجذعية العصبية في المختبر، واستكشاف مصادر خلوية بديلة، وهندسة بوليمرات حيوية جديدة يمكن استخدامها في الهيكل الداعم، ودراسة عمليات زرع الأنسجة أو التركيبات المُهندسة خلوياً في نماذج حية لإصابات الدماغ والحبل الشوكي الرضية، يهدف مختبر لابلاكا إلى تحديد الاستراتيجيات الأمثل لتجديد الأعصاب بعد الإصابة.

الطعوم

تتمثل مزايا ترقيع الأنسجة الذاتية في أنها تُستخلص من مواد طبيعية ذات احتمالية عالية للتوافق الحيوي، مع توفيرها دعماً بنيوياً للأعصاب، وتحفيزها لالتصاق الخلايا وهجرتها. [ 36 ] تُعد الأنسجة غير الذاتية، والترقيع الخلوي، والمواد القائمة على المصفوفة خارج الخلوية، خياراتٍ قد تُوفر أيضاً دعامة مثالية لتجديد الأعصاب . بعضها يُستخلص من أنسجة متجانسة أو غريبة المنشأ، والتي يجب دمجها مع مثبطات المناعة ، بينما يشمل البعض الآخر ترقيع الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة وترقيع الأنسجة السلوية. تُعد المواد الاصطناعية خيارات جذابة نظراً لإمكانية التحكم في خصائصها الفيزيائية والكيميائية. يبقى التوافق الحيوي تحدياً قائماً مع المواد الاصطناعية . وقد أثبتت التركيبات القائمة على ميثيل السليلوز أنها خيار متوافق حيوياً يُلبي هذا الغرض. [ 46 ] تستخدم شركة AxoGen تقنية ترقيع الخلايا AVANCE لمحاكاة العصب البشري. وقد أظهرت نتائجها تحقيق تعافٍ ملحوظ لدى 87% من المرضى الذين يعانون من إصابات في الأعصاب الطرفية. [ 47 ]

قنوات توجيه الأعصاب

تُعدّ قنوات توجيه الأعصاب، كجزء من أنابيب توجيه الأعصاب ، استراتيجيات مبتكرة تُركّز على العيوب الكبيرة، وتُوفّر قنواتٍ لنموّ المحاور العصبية، وتوجيه النمو، والحدّ من تثبيط النمو الناتج عن النسيج الندبي. يجب أن تكون قنوات توجيه الأعصاب سهلة التشكيل إلى أنبوبٍ بالأبعاد المطلوبة، وقابلة للتعقيم، ومقاومة للتمزق، وسهلة الاستخدام والخياطة. [ 36 ] من الناحية المثالية، يجب أن تتحلل بمرور الوقت مع تجدد الأعصاب، وأن تكون مرنة، وشبه منفذة، وأن تحافظ على شكلها، وأن يكون لها جدار داخلي أملس يُحاكي جدار العصب الحقيقي.

العلاجات الجزيئية الحيوية

تُعدّ أنظمة التوصيل عالية التحكم ضرورية لتعزيز تجدد الخلايا العصبية . إذ تؤثر عوامل التغذية العصبية على النمو والبقاء والتطور والتفرع. وتشمل هذه العوامل عامل نمو الأعصاب (NGF)، وعامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ (BDNF)، وعامل التغذية العصبية 3 (NT-3)، وعامل التغذية العصبية 4/5 (NT-4/5). ومن العوامل الأخرى عامل التغذية العصبية الهدبي (CNTF)، وعامل النمو المشتق من الخلايا الدبقية (GDNF)، وعامل نمو الخلايا الليفية الحمضي والقاعدي (aFGF، bFGF)، والتي تُحفز مجموعة من الاستجابات العصبية. [ 36 ] كما ثبت أن الفيبرونيكتين يدعم تجدد الأعصاب بعد إصابات الدماغ الرضية في الفئران. [ 48 ] ويُنظر إلى تجديد الأعصاب عن طريق زيادة تنظيم الجينات المرتبطة بالتجدد (RAGs)، ومكونات الهيكل الخلوي العصبي، وعوامل مقاومة موت الخلايا المبرمج، كعلاجات مستقبلية واعدة. تشمل مثبطات مستقبلات الأنجيوتنسين (RAGs) بروتينات GAP-43 وCap-23، وجزيئات الالتصاق مثل عائلة L1 ، و NCAM ، و N-cadherin . كما توجد إمكانية لحجب الجزيئات الحيوية المثبطة في الجهاز العصبي المركزي نتيجة لتندب الخلايا الدبقية. وتشمل العلاجات قيد الدراسة حاليًا إنزيم كوندرويتينيز ABC، وحجب مستقبلات NgR، وADP-ribose. [ 36 ]

تقنيات التوصيل

يجب أن تكون أجهزة التوصيل متوافقة حيوياً ومستقرة داخل الجسم الحي. ومن الأمثلة على ذلك المضخات الأسموزية، وخزانات السيليكون، والمصفوفات البوليمرية، والكرات المجهرية. كما دُرست تقنيات العلاج الجيني لتوفير إنتاج طويل الأمد لعوامل النمو، ويمكن توصيلها باستخدام نواقل فيروسية أو غير فيروسية مثل الليبوبلكسات. وتُعد الخلايا أيضاً وسائط توصيل فعالة لمكونات المصفوفة خارج الخلوية ، وعوامل التغذية العصبية، وجزيئات التصاق الخلايا. وقد استُخدمت خلايا غمد الشم والخلايا الجذعية، بالإضافة إلى الخلايا المعدلة وراثياً، كطُعوم لدعم تجديد الأعصاب. [ 27 ] [ 36 ] [ 48 ]

العلاجات المتقدمة

تجمع العلاجات المتقدمة بين قنوات توجيه معقدة ومحفزات متعددة تركز على البنى الداخلية التي تحاكي بنية العصب، والتي تحتوي على مصفوفات داخلية من الألياف أو القنوات المتراصة طولياً. ويمكن تصنيع هذه البنى باستخدام عدد من التقنيات، منها: محاذاة ألياف البوليمر المغناطيسية، والقولبة بالحقن، وفصل الطور، والتصنيع الحر للأشكال الصلبة، والطباعة النفاثة للحبر البوليمري. [ 36 ]

تعزيز عصبي

يُعدّ تعزيز الأنظمة العصبية البشرية، أو تحسين القدرات البشرية باستخدام التقنيات الهندسية، تطبيقًا آخر محتملاً للهندسة العصبية. وقد أظهرت الدراسات أن التحفيز العميق للدماغ يُحسّن استرجاع الذاكرة، كما لاحظ المرضى الذين يتلقون هذا العلاج حاليًا لاضطرابات عصبية. ويُفترض أن تقنيات تحفيز الدماغ قادرة على تشكيل المشاعر والشخصيات، بالإضافة إلى تعزيز الدافعية، وتقليل الموانع، وغيرها، حسب طلب الفرد. وتُشكّل القضايا الأخلاقية المتعلقة بهذا النوع من تعزيز القدرات البشرية مجموعة جديدة من التساؤلات التي يتعين على مهندسي الأعصاب معالجتها مع تطور هذه الدراسات. [ 29 ]

تدعم الأبحاث المتعلقة بالتحفيز العصبي الطبيعي التقدم المحرز في هذا المجال. يشير هذا المفهوم إلى محاكاة العمليات الطبيعية التي تحدث أثناء الحمل في العلاج العصبي. وقد طرح إيغور فال دانيلوف وزملاؤه في جامعات لاتفيا مفهوم التحفيز العصبي الطبيعي لأول مرة، حيث قدموا أدلة على التأثير العلاجي للتأثير المعقد للمجالات الكهرومغناطيسية والموجات الصوتية مع الحمل المعرفي، والذي تم قياسه بناءً على معايير التفاعل الجسدي بين الأم والجنين. [ 28 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] وتخلص هذه الأبحاث إلى أن النمو السليم للجهاز العصبي لدى الطفل أثناء الحمل يتيسر من خلال التفاعلات الجسدية بين الأم والجنين، حيث يلعب قلب الأم دورًا محوريًا. في الواقع، تشمل بيئة الجنين التفاعلات الفيزيائية والكيميائية مع جسم الأم، بالإضافة إلى أصوات بيئة الأم التي يمكن أن تصل إلى الجهاز السمعي للجنين. [ 28 ] تنص فرضية التحفيز العصبي الطبيعي على أن العمليات الفيزيولوجية للأم وبيئتها عوامل أساسية في نمو الجهاز العصبي للجنين بشكل سليم. [ 28 ] من أقوى القوى الفيزيائية المجال الكهرومغناطيسي النبضي منخفض التردد والموجة الصوتية المعقدة لقلب الأم. ونظرًا لأن المجال الكهرومغناطيسي النبضي منخفض التردد لقلب الأم وموجته الصوتية المعقدة يساهمان في نمو جهاز عصبي متوازن لدى الأجنة أثناء الحمل، فإن المعايير المُقاسة لهذه القوى الطبيعية يمكن أن تعالج إصابات الجهاز العصبي لدى البالغين، الناجمة عن مصادر خارجية، كجزء من بيئتهم. [ 28 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هيتلينج، جيه آر (15 سبتمبر 2008). "تعليق على 'ما هي الهندسة العصبية؟'"". مجلة الهندسة العصبية . 5 (3): 360– 361. doi : 10.1088/1741-2560/5/3/N01 . PMID 18756032 . 
  2. ^ بالاس، فالنتينا إميليا. سولانكي، فيجيندر كومار؛ كومار، راجفيندرا؛ خاري، مانجو، محرران. (2020). دليل مناهج علم البيانات للهندسة الطبية الحيوية . دوى : 10.1016/c2018-0-01797-1 . رقم ISBN 978-0-12-818318-2.
  3. ↑ "المشاريع - مختبر الهندسة العصبية والأجهزة الطبية الحيوية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-09-2025 .
  4. ↑ لينينجر، أندرياس أ.؛ تانجن، كيفن؛ هسو، تشيه-يانغ؛ فريم، ديفيد (2016). "ميكانيكا السائل النخاعي الشوكي وارتباطها بديناميكيات الأوعية الدموية الدماغية". المراجعة السنوية لميكانيكا الموائع . 48 : 219-257 . Bibcode : 2016AnRFM..48..219L . doi : 10.1146/annurev-fluid-122414-034321 .
  5. ↑ جنسن، جاك إي.؛ كون، ريتشارد ر.؛ هازلريج، غاري؛ هيويت، جون إي. (يناير 1985). "استخدام التحفيز العصبي عبر الجلد واختبار الحركة المتساوية في جراحة تنظير الركبة". المجلة الأمريكية للطب الرياضي . 13 (1): 27-33 . doi : 10.1177/036354658501300105 . PMID 3872082 . 
  6. ↑ ستيفنسون، ويليام إدوارد (1892). "الكهرباء الطبية". فيلادلفيا: بي. بلاكيستون، سون وشركاه. ص 86. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أغسطس 2025 من الرابط التالي: https://archive.org/details/medicalelectric00steagoog/page/n107/mode/1up
  7. ↑ بيكولينو، م. (15 يوليو 1998). "الكهرباء الحيوانية ونشأة الفيزيولوجيا الكهربائية: إرث لويجي غالفاني". نشرة أبحاث الدماغ . 46 (5): 381-407 . doi : 10.1016/s0361-9230(98)00026-4 . ISSN 0361-9230 . PMID 9739001 .  
  8. ↑ فينكلشتاين، غابرييل وارد (2013). إميل دو بوا-ريموند: علم الأعصاب، الذات، والمجتمع في ألمانيا في القرن التاسع عشر . التحولات. كامبريدج (ماساتشوستس): مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0-262-01950-7.
  9. ↑ فولتا، أليساندرو (1832). "حول الكهرباء المُثارة بمجرد تلامس مواد موصلة من أنواع مختلفة. في رسالة من السيد ألكسندر فولتا، زميل الجمعية الملكية وأستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة بافيا، إلى معالي السير جوزيف بانكس، بارونيت، الحاصل على وسام فارس الملك في الفلسفة". ملخصات الأوراق المنشورة في المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن : 27-29 . doi : 10.1098/rspl.1800.0016 .
  10. ↑ هاس، إل إف (2003). "هانز بيرغر (1873-1941)، ريتشارد كاتون (1842-1926)، وتخطيط كهربية الدماغ" . مجلة علم الأعصاب وجراحة الأعصاب والطب النفسي . 74 (1): 9. doi : 10.1136/jnnp.74.1.9 . PMC 1738204. PMID 12486257 .  
  11. ↑ إنجة، رميسة؛ أدانير، صالحة سيدا؛ سيفميز ، فاطمة (سبتمبر 2021). “مخترع تخطيط كهربية الدماغ (EEG): هانز بيرجر (1873-1941)”. الجهاز العصبي للطفل . 37 (9): 2723–2724 . دوى : 10.1007 / s00381-020-04564-z . بميد 32140776 . 
  12. ↑ "العلاج الكهربائي، والعلاج الضوئي، والشعوذة" . مجموعة القطع الأثرية الطبية، جامعة ويسترن، أونتاريو، كندا.
  13. ↑ دزيورا (10 مايو 2023). "عقدان من إطلاق العنان لقوة الهندسة العصبية واكتشاف الدماغ" . IEEE EMBS . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2024 .
  14. ↑ فال دانيلوف، إيغور (2024). "النية المشتركة قبل الولادة: محاكاة نموذج للتواصل بين الأم والجنين لتطوير أنظمة الإنسان والآلة". الأنظمة الذكية وتطبيقاتها . سلسلة محاضرات في الشبكات والأنظمة. المجلد 824. الصفحات 56-69 . doi : 10.1007/978-3-031-47715-7_5 . ISBN   978-3-031-47714-0.
  15. 1 2 فال دانيلوف، إيغور (2024). "التطور المعرفي للطفل مع نبضات قلب الأم: نموذج عصبي معرفي للأم والجنين وهيكلية لأنظمة الهندسة الحيوية". نظم المعلومات والتقدم التكنولوجي من أجل التنمية المستدامة . سلسلة محاضرات في نظم المعلومات والتنظيم. المجلد 71. الصفحات 216-223 . doi : 10.1007/978-3-031-75329-9_24 . ISBN   978-3-031-75328-2.
  16. ↑ إلياسميث، سي.؛ أندرسون، سي إتش (2003). الهندسة العصبية: الحوسبة والتمثيل والديناميكيات في الأنظمة العصبية البيولوجية . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا .
  17. ↑ هي، بن، محرر. (2020). الهندسة العصبية . doi : 10.1007/978-3-030-43395-6 . ISBN 978-3-030-43394-9.
  18. 1 2 3 هي، بن (2005). الهندسة العصبية . الهندسة الكهروضوئية ( الطبعة الأولى). نيويورك: كلوير أكاديميك/بلينوم. doi : 10.1007/b112182 . ISBN  978-0-306-48610-4.
  19. ^ بوزساكي، جيورجي. فوروسلاكوس، ميهالي (2023). "لقد بلغت إيقاعات الدماغ سن الرشد" . الخلايا العصبية . 111 (7): 922-926 . دوى : 10.1016/j.neuron.2023.03.018 . بمك 10793242 . بميد 37023714 .  
  20. 1 2 بولانيا، رافائيل؛ نيتشه، مايكل أ.؛ روف، كريستيان س. (2018). "دراسة وتعديل وظائف الدماغ باستخدام التحفيز الدماغي غير الجراحي". مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 21 (2): 174-187 . doi : 10.1038/s41593-017-0054-4 . PMID 29311747 . 
  21. 1 2 ريكتوروفا، إيرينا؛ بوبيكوفا، مونيكا؛ فلوري، ليزا؛ برابينيك، لوبوش؛ هامل، فريدهيلم سي. (2025). “تحفيز الدماغ غير الجراحي: التطبيقات الحالية والمستقبلية في علم الأعصاب”. مراجعات الطبيعة لعلم الأعصاب . 21 (12): 669-686 . دوى : 10.1038 / s41582-025-01137-z . بميد 40957931 . 
  22. 1 2 إلياسميث، كريس؛ أندرسون، تشارلز هـ. (2004). الهندسة العصبية: الحسابية والتمثيلية والديناميكية في الأنظمة العصبية البيولوجية (الطبعة الأولى، غلاف ورقي، مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا). كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 356. ISBN   978-0-262-55060-4.
  23. ↑ غو، ل. (2022). مبادئ التوصيل العصبي الكهربائي: نهج كمي لتسجيل وتحفيز الخلايا . سبرينغر.
  24. 1 2 إدواردز، دونالد هـ . (2010). "المحاكاة العصبية الميكانيكية" . مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب السلوكي . 4. doi : 10.3389/fnbeh.2010.00040 . PMC 2914529. PMID 20700384 .  
  25. ↑ لابلاكا، ميشيل سي؛ برادو، غوستافو ر. (يناير 2010). "الميكانيكا الحيوية العصبية وضعف الخلايا العصبية تجاه التحميل الرضحي". مجلة الميكانيكا الحيوية . 43 (1): 71-78 . doi : 10.1016/j.jbiomech.2009.09.011 . PMID 19811784 . 
  26. ↑ نيشيكاوا، ك.؛ بيوينر، أ.أ.؛ إيرتس، ب.؛ آهن، أ.ن.؛ تشيل، هـ.ج.؛ دالي، م.أ.؛ دانيال، ت.ل.؛ فول، ر.ج.؛ هيل، م.إ.؛ هيدريك، ت.ل.؛ لابين، أ.ك.؛ نيكولز، ت.ر.؛ كوين، ر.د.؛ ساتيرلي، ر.أ.؛ سزيميك، ب. (10 مايو 2007). "الميكانيكا العصبية: منهج تكاملي لفهم التحكم الحركي" . علم الأحياء التكاملي والمقارن . 47 (1): 16-54 . doi : 10.1093/icb/icm024 . PMID 21672819 . 
  27. 1 2 لابلاكا، ميشيل سي؛ كولين، دي. كاسي؛ ماكلوغلين، جاستن جيه؛ كارغيل، روبرت إس. (مايو 2005). "إجهاد القص عالي المعدل لمزارع الخلايا العصبية ثلاثية الأبعاد: نموذج جديد لإصابة الدماغ الرضية في المختبر". مجلة الميكانيكا الحيوية . 38 (5): 1093-1105 . doi : 10.1016/j.jbiomech.2004.05.032 . PMID 15797591 . 
  28. 1 2 3 4 5 فال دانيلوف، إيغور (29 نوفمبر 2024). "أصل التحفيز العصبي الطبيعي: مراجعة سردية لتقنيات تحفيز الدماغ غير الجراحية" . علم الأحياء العصبي OBM . 08 (4): 1-23 . doi : 10.21926/obm.neurobiol.2404260 . تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص CC BY 4.0 .
  29. 1 2 3 4 5 بوتر، س. 2012. الهندسة العصبية: علم الأعصاب - التطبيقي. في TEDxGeorgiaTech: فيديو TEDx على يوتيوب
  30. ↑ سوفاتزيس، تيا (12 ديسمبر 2016). "حول التعديل العصبي" . الصفحة الرئيسية . تم الاسترجاع في 9 يونيو 2017 .
  31. ↑ ميدينا، روي؛ هو، أليسون؛ ريدي، راجيف؛ تشين، جيفري؛ كاستيلانوس، جويل (9 مارس 2023). " مراجعة سردية لطرائق التعديل العصبي الحالية لإصابات الحبل الشوكي" . مجلة فرونتيرز إن بين ريسيرش . 4 1143405. doi : 10.3389/fpain.2023.1143405 . PMC 10033643. PMID 36969918 .  
  32. ↑ لوف-جونز، سارة (2021-04-02). "التعديل العصبي" . المجلة البريطانية لطب المستشفيات . 82 (4): 1-6 . doi : 10.12968/hmed.2020.0709 . ISSN 1750-8460 . PMID 33914638 .  
  33. ↑ بيجو، آنا باولا؛ كوبينوفا، ساركا؛ سيزكوفا، داسا؛ فانيكي، إيفو؛ مار، فرناندو ميلهازيس؛ سوزا، مونيكا مينديز؛ سيكوفا، إيفا (2012). "الطب التجديدي لعلاج إصابات النخاع الشوكي: أكثر من مجرد وعود؟" . مجلة الطب الخلوي والجزيئي . 16 (11). مكتبة وايلي على الإنترنت: 2564–2582 . دوى : 10.1111/j.1582-4934.2012.01603.x . بمك 4118226 . بميد 22805417 .  
  34. ↑ "إعادة برمجة الخلايا في الجهاز العصبي المركزي للبالغين تعزز تجديد محاور الوظيفة الحركية بعد إصابة الحبل الشوكي" . كلية الطب بجامعة إنديانا. 2024.
  35. ↑ بهات، مانيني؛ داس، بوديساتوا (3 أغسطس 2025). "التطورات في علاج إصابات الحبل الشوكي: دمج توصيل الأدوية، والتحفيز الفيزيائي الحيوي، والعلاجات الخلوية، وتقنيات هندسة الأنسجة". مجلة ACS للمواد الحيوية التطبيقية . 8 (8): 6526-6540 . doi : 10.1021/acsabm.5c00459 . PMID 40754753 . 
  36. 1 2 3 4 5 6 7 8 شميدت، كريستين إي؛ ليتش، جيني باير (أغسطس 2003). "هندسة الأنسجة العصبية: استراتيجيات الإصلاح والتجديد". المراجعة السنوية للهندسة الطبية الحيوية . 5 (1): 293-347 . doi : 10.1146/annurev.bioeng.5.011303.120731 . PMID 14527315 . 
  37. ↑ لابالاينن، جان ك.؛ تشوب، فابيان د.؛ براخيا، سريدهاما؛ ماكجيل، ماسون؛ نيرن، أليوشا؛ شينوميا، كازونوري؛ تاكيمورا، شين-يا؛ غرونتمان، إيال؛ ماكي، جاكوب هـ.؛ توراجا، سرينيفاس س. (2024). " الشبكات المقيدة بالكونكتوم تتنبأ بالنشاط العصبي عبر الجهاز البصري للذبابة" . نيتشر . 634 ( 7937): 1133-1140 . Bibcode : 2024Natur.634.1132L . doi : 10.1038/s41586-024-07939-3 . PMC 11525180. PMID 39261740. S2CID 273573030 .   
  38. ↑ كولين، د.ك.؛ بفايستر، ب. (2011). "أحدث ما توصل إليه العلم والتحديات المستقبلية في الهندسة العصبية: الواجهات العصبية: مقدمة / تعليق المحررين (المجلد 1)". مجلة المراجعات النقدية في الهندسة الطبية الحيوية . 39 (1): 1-3 . doi : 10.1615/critrevbiomedeng.v39.i1.10 . PMID 21488811 . 
  39. ↑ بوفيديس، ديميتريس؛ غارغ، راغاف؛ أنجيلوبولوس، يوجينيا؛ كولين، د. كاسي؛ فيتالي، فلافيا (2025-02-21). "الإلكترونيات المستوحاة من علم الأحياء: واجهات عصبية مرنة، وهجينة بيولوجيًا، و"حية" . نيتشر كوميونيكيشنز . 16 (1): 1861. Bibcode : 2025NatCo..16.1861B . doi : 10.1038/ s41467-025-57016-0 . ISSN 2041-1723 . PMC 11845577. PMID 39984447 .   
  40. ↑ شولت، جينيفر؛ عاشوري، دانيش؛ ستيغليتز، توماس (2024). "طول عمر الوصلات العصبية - التذبذب الميكانيكي للأقطاب العصبية المعدنية الرقيقة يحدد الاستقرار أثناء التحفيز الكهربائي" . مواد وظيفية متقدمة . 34 (11) 2310130. Bibcode : 2024AdvFM..3410130S . doi : 10.1002/adfm.202310130 . ISSN 1616-3028 . 
  41. ↑ غاو، شياورونغ؛ وانغ، ييجون؛ تشين، شياوغانغ؛ غاو، شانغكاي (2021-08-01). "الواجهة والتفاعل والذكاء في واجهات الدماغ والحاسوب المعممة" . اتجاهات في العلوم المعرفية . 25 (8): 671-684 . doi : 10.1016/j.tics.2021.04.003 . ISSN 1364-6613 . PMID 34116918 .  
  42. ↑ ليفانيس، إفستراتيوس؛ فولتسوس، بوليكرونيس؛ فاديكولياس، كونستانتينوس؛ بانتازاكوس، بانايوتيس؛ تساروشا، ألكسندرا (14 أبريل 2024). " فهم القضايا الأخلاقية المتعلقة بواجهات الدماغ والحاسوب: نعمة أم بداية لمستقبل بائس؟" . كيوريوس . 16 (4) e58243. doi : 10.7759/cureus.58243 . ISSN 2168-8184 . PMC 11091939. PMID 38745805 .   
  43. ↑ لوكاس، تيموثي هـ.؛ ليو، شيلين؛ تشانغ، ميلين؛ سريثاران، سري؛ بلانيل-مينديز، إيفيت؛ غينبوت، يوهانس؛ توريس-مالدونادو، سوليمار؛ براندون، كاميرون؛ فان دير شبيغل، جان؛ ريتشاردسون، أندرو ج. (2017-09-01). " استراتيجيات واجهات الاستشعار-الدماغ المستقلة لإعادة تنشيط الحواس في الأطراف المشلولة بنظام الحلقة المغلقة" . جراحة الأعصاب . 64 (ملحق CN_suppl_1): 11-20 . doi : 10.1093/neuros/nyx367 . ISSN 0148-396X . PMC 6937092. PMID 28899065 .   
  44. ↑ كريشمار، جيف (31 مارس 2008). "علم الروبوتات العصبية" . موسوعة سكولاربيديا . 3 (3): 1365. رمز Bibcode : 2008SchpJ...3.1365K . doi : 10.4249/scholarpedia.1365 . ISSN 1941-6016 . 
  45. 1 2 3 4 5 دوبلادو، لورا رودريغيز؛ مارتينيز راموس، كريستينا؛ براداس، مانويل مونليون (26 أبريل 2021). "المواد الحيوية لهندسة الأنسجة العصبية" . الحدود في تكنولوجيا النانو . 3 643507. دوى : 10.3389/fnano.2021.643507 . اتش دي ال : 10234/198765 . ISSN 2673-3013 .  تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص CC BY 4.0 .
  46. ↑ تيت، م (مايو 2001). "التوافق الحيوي للهياكل القائمة على ميثيل السليلوز المصممة للتصلب داخل المخ بعد إصابة دماغية رضية تجريبية". المواد الحيوية . 22 (10): 1113-1123 . doi : 10.1016/s0142-9612(00)00348-3 . PMID 11352091 . 
  47. ↑ "نشر النتائج السريرية لعملية ترقيع الأعصاب المتقدمة" . مكتبة إلكترونية مجانية . 2015-01-01 . تاريخ الاسترجاع: 2017-06-09 .
  48. 1 2 تيت، ماثيو سي؛ شير، ديبورا أ؛ هوفمان، ستيوارت دبليو؛ شتاين، دونالد جي؛ آرتشر، ديفيد آر؛ لابلاكا، ميشيل سي (أبريل 2002). "يعزز الفيبرونيكتين بقاء وهجرة الخلايا الجذعية العصبية الأولية المزروعة في دماغ الفأر المصاب بصدمة". زرع الخلايا . 11 (3): 283-295 . doi : 10.3727/096020198389933 . PMID 12075994 . 
  49. ↑ فال دانيلوف، إيغور؛ ميدني، داتشي؛ ميهايلوفا، ساندرا (3 يوليو 2025). "التحفيز العصبي الطبيعي لإدارة الألم المزمن: سلسلة حالات لثلاث مريضات يعانين من عسر الطمث والصداع النصفي المرتبط بالدورة الشهرية" . علم الأحياء العصبي OBM . 9 (3): 1-11 . doi : 10.21926/obm.neurobiol.2503290 .
  50. ↑ فال دانيلوف، إيغور؛ ميدني، داسي؛ ميهايلوفا، ساندرا (يناير 2025). "تعديل اللدونة العصبية باستخدام التحفيز العصبي الفكري الصوتي الضوئي (APIN): دراسة حالة حول اضطراب التنكس العصبي" . تحفيز الدماغ . 18 (1): 561. doi : 10.1016/j.brs.2024.12.1005 .
  51. ↑ ميهايلوفا، ساندرا؛ ميدني، داتشي؛ فال دانيلوف، إيغور (يناير 2025). "التحفيز العصبي الفكري الصوتي الضوئي (APIN) في علاج عسر الطمث: دراسة حالة على مراهقة" . تحفيز الدماغ . 18 (1): 510. doi : 10.1016/j.brs.2024.12.860 .
  52. ↑ ميدني، دايس؛ فال دانيلوف، إيغور؛ ميهايلوفا، ساندرا (يناير 2025). "تأثير التدخل الصوتي والضوئي مع الحمل الذهني على الصداع المزمن: دراسة حالة" . تحفيز الدماغ . 18 (1): 542-543 . doi : 10.1016/j.brs.2024.12.955 .

للمزيد من القراءة

  • كولين، د.ك.؛ وولف، ج.أ.؛ فيرنيكار، ف.ن.؛ فوكاسينوفيتش، ج.؛ لابلاكا، م.س. (2011). "هندسة الأنسجة العصبية والأنظمة الدقيقة المهجنة حيويًا للبحث العصبي البيولوجي في المختبر (الجزء 1)". مجلة المراجعات النقدية في الهندسة الطبية الحيوية . 39 (3): 201-240 . doi : 10.1615/critrevbiomedeng.v39.i3.30 . PMID 21967303 . 
  • دوراند، د.م. (2007). "الهندسة العصبية - تخصص جديد لتحليل الجهاز العصبي والتفاعل معه". طرق المعلومات الطبية . 46 (2): 142-146 . doi : 10.1055 / s-0038-1625395 . PMID 17347744. S2CID 19213196 .  
  • آيرونز، هيلاري ر؛ كولين، د. كاسي؛ شابيرو، نيكولاس ب؛ لامبرت، نيفين أ؛ لي، روبرت هـ؛ لابلاكا، ميشيل س (28 أغسطس/آب 2008). "البنى العصبية ثلاثية الأبعاد: منصة جديدة للبحث الفيزيولوجي العصبي". مجلة الهندسة العصبية . 5 (3): 333-341 . Bibcode : 2008JNEng...5..333I . doi : 10.1088/1741-2560/5/3/006 . ISSN: 1741-2560 . PMID: 18756031. S2CID : 17476077 .   
  • سيرويا، ميخائيل د.؛ ليغا، برادلي س.؛ زغلول، كريم (2011). "واجهات الدماغ والآلة: التحديات والقيود الفيزيولوجية الكهربائية". مراجعات نقدية في الهندسة الطبية الحيوية . 39 (1): 5-28 . doi : 10.1615/critrevbiomedeng.v39.i1.20 . ISSN 0278-940X . PMID 21488812. S2CID 5712065 .   
  • ديلورينزو، دانيال (2008). الهندسة العصبية (باللغة الهولندية). بوكا راتون: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-0-8493-8174-4.
  • التعديل العصبي الجراحي: المجلد الأول: جراحة الأطراف الاصطناعية العصبية الوظيفية. مقدمة (2007) ISBN 978-3-211-33078-4
  • التحفيز العميق للدماغ لعلاج مرض باركنسون (2007) ISBN 978-0-8493-7019-9
  • دليل جراحة الأعصاب التجسيمية والوظيفية (2003) ISBN 978-0-8247-0720-0
  • الأطراف الاصطناعية العصبية: دراسات أساسية (1990) ISBN 978-0-13-615444-0
  • دليل IEEE للهندسة العصبية (2007) ISBN 978-0-470-05669-1
  • أسس علم وظائف الأعصاب الخلوية (1995) ISBN 978-0-262-10053-3
  • تايلور، بي إن؛ توماس، جيه؛ سينها، إن؛ داولز، جيه؛ كايزر، إم؛ ثيسن، تي؛ روثس، جيه (2015). "التحكم الأمثل في الحد من النوبات باستخدام بيانات الاتصال المستمدة من المريض" . فرونتيرز إن نيوروساينس . 9 : 202. doi : 10.3389/fnins.2015.00202 . PMC 4453481. PMID 26089775 .