بحوث الهندسة العصبية وتطبيقاتها - تحديث 2025

هل تعلم أنه في عام 2025، من المتوقع أن يصل تمويل أبحاث التكنولوجيا الحيوية إلى $9,137 مليون دولار؟ يُظهر هذا الاستثمار الضخم أهمية الهندسة العصبية. فهو يجمع بين العديد من المجالات العلمية لتحسين كيفية فهمنا للأنشطة العصبية والتحكم فيها. هذا المجال لا يتعلق فقط بالحصول على الأموال. إنه يتعلق بتحقيق خطوات كبيرة في مجال الاتصالات بين الدماغ والحاسوب، وتغيير علاجات اضطرابات الدماغ، وكيفية تفاعلنا مع الآلات.

تقود الهندسة العصبية الطريق في مجال البحوث الطبية من خلال دمج الهندسة الحيوية وعلوم الدماغ والتكنولوجيا الرقمية. في عام 2025، يتخطى هذا المجال حدود معرفتنا وقدراتنا. على سبيل المثال، تلقى عدد قليل من المرضى مؤشرات BCI مزروعة مباشرة في أدمغتهم. ولكن، استخدم أكثر من 160,000 شخص أجهزة التحفيز الدماغي العميق للتعامل مع حالات الدماغ.

النقاط الرئيسية

• تستفيد الهندسة العصبية في عام 2025 من التمويل الكبير في مختلف المجالات البحثية، بما في ذلك التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية.
• تعد واجهات الدماغ والحاسوب وتقنيات التعديل العصبي في طليعة الاتجاهات البحثية الحالية.
• تُعد مؤشرات تخطيط كهربية الدماغ غير الباضعة باستخدام تخطيط كهربية الدماغ من التقنيات الناشئة الواعدة، وتواجه تحديات في استخراج الإشارات.
• تبحث مؤسسات مثل هارفارد بنشاط عن خبراء في هذا المجال لدفع البحوث المبتكرة إلى الأمام.
• من المقرر أن تؤدي التطورات في الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي إلى تعزيز BCI الأداء والموثوقية.

نظرة عامة على الهندسة العصبية في عام 2025

الهندسة العصبية في عام 2025 يقف على مفترق طرق الابتكار والتقدم الكبير في مجال الرعاية الصحية. فهو يجمع بين علوم الكمبيوتر والهندسة الكهربائية وغيرها لصنع أجهزة تعمل مع أنسجة المخ. وتسلط التطبيقات الواسعة لهذا المجال، مثل الروابط بين الدماغ والحاسوب، والتصوير العصبي، والحركة بمساعدة الروبوت، الضوء على إمكاناته التي تغير قواعد اللعبة.

التعريف والنطاق

تستخدم الهندسة العصبية الهندسة لفهم الجهاز العصبي وتحسينه. فهي تساعد في حل المشاكل الحادة مثل السكتات الدماغية وإصابات الدماغ وتعزز التحكم في الروبوتات. ويخطو هذا المجال خطوات واسعة في تحويل نشاط الدماغ إلى حلول تكنولوجية، وتحسين كيفية تحركنا وإدراكنا للعالم.

السياق التاريخي والتطور

لقد نما مجال الهندسة العصبية من أجهزة التعديل العصبي الأساسية إلى الروابط المعقدة بين الدماغ والحاسوب. وينصب التركيز الرئيسي الآن على صنع أنسجة يمكنها شفاء الأعصاب. كانت الدراسات التي أجريت على الحيوانات حاسمة في فهم مسارات الدماغ البشري، مما مهد الطريق لإنجازات الهندسة العصبية اليوم في عام 2025.

كما أن أنظمة التسجيل العصبي الدائمة قد غيرت طريقة عرضنا للإشارات العصبية والتحكم بها. وتُظهر الأجهزة التي تساعد على استعادة الحركة بعد السكتات الدماغية تأثير هذا المجال في العالم الحقيقي. ويستمر هذا المجال في النمو، مبشراً بطرق جديدة لزيادة القدرات البشرية.

الاتجاهات الحالية في أبحاث الهندسة العصبية

في عام 2025، تخطو الهندسة العصبية خطوات كبيرة في مجال العلوم والتكنولوجيا. الأمر كله يتعلق بالاختراعات الجديدة التي تمزج بين مجالات الدراسة المختلفة. نحن نشهد واجهات عصبية أفضل، وإعدادات بين الدماغ والحاسوب، وطرق جديدة لتغيير النشاط العصبي. تعمل هذه التطورات على تغيير الطب وتعميق معرفتنا بالدماغ والأعصاب.

الواجهات العصبية والواجهات بين الدماغ والحاسوب

في الوقت الراهن، تتصدر الواجهات العصبية وواجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) الطريق. لقد تحسنت بفضل المواد الجديدة وتقنيات البناء الجديدة. وهذا يعني أنها أقل توغلاً وتعمل بشكل أفضل مع أنظمتنا العصبية. وتكتسب واجهات BCIs أهمية خاصة في مساعدة الأشخاص الذين يعانون من مشاكل حركية شديدة على التواصل والتحكم في الأجهزة.

التعديل العصبي والأطراف الاصطناعية العصبية

يحظى التعديل العصبي والأطراف الصناعية العصبية باهتمام كبير أيضاً. تساعد تقنيات مثل التحفيز العميق للدماغ في علاج مرض باركنسون والصرع. تعمل الأجهزة التعويضية العصبية على تحسين أو استبدال وظائف الجهاز العصبي. ينصب التركيز على التحكم الدقيق وجعلها تناسب كل مريض بشكل أفضل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى نتائج صحية أفضل والمزيد من خيارات العلاج.

التقنيات والابتكارات الناشئة

يعد الربط بين الهندسة العصبية والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي اتجاهًا كبيرًا. وهذا يجعل الأجهزة العصبية أكثر ذكاءً وقدرة على التكيف من تلقاء نفسها. فهي تقدم تغذية راجعة أفضل ويمكنها معالجة البيانات في الوقت الفعلي. كما يُظهر العمل المثير باستخدام تكنولوجيا النانو وتقنية CRISPR-Cas9 إلى أين يمكن أن نتجه بعد ذلك. يمكن أن يغير ذلك من طريقة تشخيصنا للأمراض العصبية وعلاجها.

وعلاوة على ذلك، هناك عمل على واجهات عصبية متطورة تتوافق بشكل جيد مع أجسامنا. وهذا يشير إلى مجال بحثي يتطلع دائمًا إلى الأمام. إنها علامة تبعث على الأمل في أن الهندسة العصبية يمكن أن تغير الرعاية الصحية وتعزز قدرات الإنسان.

الشركات الرئيسية الرائدة في مجال الهندسة العصبية في عام 2025

في عام 2025، تخطو الشركات القائمة والشركات الناشئة المبتكرة خطوات كبيرة في مجال الهندسة العصبية. فهي تركز على الواجهات العصبية والتعديل العصبي والأجهزة العصبية الاصطناعية. يعمل عملهم على تغيير طريقة تفكيرنا في مستقبل هذه التقنيات.

اللاعبون الرئيسيون في السوق

تتصدر الشركات الكبرى الريادة في مجال الهندسة العصبية. فهي تبتكر وتطور تقنيات جديدة:

1. بوسطن ساينتيفيك:: هم رواد في ابتكار أجهزة طفيفة التوغل. يعالج نظامهم Greenlight تضخم البروستاتا الحميد بفعالية.
2. مدترونيك:: تستثمر بكثافة في البحث والتطوير، حيث تقوم شركة مدترونيك بتصنيع أجهزة مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وأنظمة التحفيز العصبي. وهي تركز على الأدوات المتقدمة التي تتطلب عمليات جراحية أقل توغلاً.
3. جنرال إلكتريك للرعاية الصحية:: يتخصصون في التصوير التشخيصي مثل التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب والموجات فوق الصوتية. تكرس GE Healthcare جهودها لتحسين رعاية المرضى باستخدام هذه التقنيات.
4. أبوت:: تشتهر شركة أبوت بمنتجاتها التشخيصية، وتعمل على تحسين إدارة مرض السكري وأمراض القلب وغيرها. يؤثر عملهم بشكل كبير على تكنولوجيا الرعاية الصحية.
5. سترايكر: تعمل شركة Stryker على تطوير العمليات الجراحية وعلاجات تقويم العظام. فهي تصمم الأجهزة الطبية التي تدعم هذه التحسينات.

الشركات الناشئة والداخلون الجدد

كما تقدم الشركات الجديدة أفكاراً جديدة في مجال الهندسة العصبية. فهي تطور حلولاً جديدة وتحصل على التمويل الذي تحتاجه:

• بلاك روك نيوروتيك:: حصلوا على $200 مليون من Tether في أبريل 2024. تحقق Blackrock تقدمًا كبيرًا في الواجهات العصبية.
• فيرج جينوميات فيرج:: مع $134.1 مليون دولار في تمويل السلسلة B، فإنهم يعالجون الأمراض العصبية التنكسية. وهذا يجعلهم لاعباً رئيسياً في الهندسة العصبية.
• سيريبل:: شهدت معدل نمو مذهل على مدى خمس سنوات. تحافظ شركة سيريبل على نموها في مجال الهندسة العصبية.
• نيورالينينك:: تقدر قيمتها بـ $5 مليار دولار بعد حصولها على تمويل بقيمة $280 مليون دولار تعمل Neuralink على واجهات بين الدماغ والآلة التي يمكن أن تغير الهندسة العصبية.
• هيبوك:: حصلت هذه الشركة الناشئة في مونتريال على تمويل تأسيسي بقيمة $3 مليون دولار. وهي تمزج بين علم الأعصاب والذكاء الاصطناعي من أجل ابتكارات رائدة.

من المتوقع أن يصل حجم سوق علم الأعصاب العالمي إلى $721 مليار بحلول عام 2026. ويغذي هذا الاتجاه معدل نمو يبلغ 4.2%. ومع استمرار الاستثمارات، سنرى المزيد من الوظائف والابتكارات في مجال الهندسة العصبية.

مجال الهندسة الطبية الحيوية قاد من قبل شركات مثل بوسطن ساينتيفيك وميدترونيك. فهي في طليعة الشركات الرائدة في مجال التكنولوجيا الطبية. هذه الشركات هي مفتاح تحسين الرعاية الصحية من خلال الأجهزة والتقنيات الجديدة.

التعليمات

مسرد المصطلحات المستخدمة

Brain-Computer Interface (BCI): نظام يُمكّن من التواصل المباشر بين الدماغ والأجهزة الخارجية، مما يسمح بالتحكم في التكنولوجيا من خلال النشاط العصبي. يتضمن هذا عادةً التقاط الإشارات ومعالجتها وترجمتها إلى أوامر لتطبيقات مثل الأجهزة المساعدة أو الأطراف الاصطناعية العصبية.

Computed Tomography (CT): تقنية تصوير طبي تستخدم الأشعة السينية والمعالجة الحاسوبية لإنشاء صور مقطعية للجسم، مما يتيح تصورًا دقيقًا للهياكل والأنسجة الداخلية. تُعزز هذه التقنية قدرات التشخيص من خلال توفير صور ثلاثية الأبعاد من بيانات ثنائية الأبعاد.

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): جمعية مهنية تُعنى بتطوير التكنولوجيا في الهندسة الكهربائية والإلكترونيات وعلوم الحاسوب والمجالات ذات الصلة من خلال المنشورات والمؤتمرات وتطوير المعايير. وتشجع الجمعية الابتكار والتعاون بين المهنيين والباحثين حول العالم.

Magnetic Resonance Imaging (MRI): تقنية تصوير طبي تستخدم مجالات مغناطيسية قوية وموجات راديوية لتوليد صور مفصلة للهياكل الداخلية للجسم، وخاصة الأنسجة الرخوة، من خلال اكتشاف الإشارات المنبعثة من نوى الهيدروجين في وجود مجال مغناطيسي.

Radiology Information System (RIS): نظام برمجي لإدارة بيانات التصوير الطبي، وتسهيل جدولة الإجراءات الإشعاعية وتتبعها وإعداد التقارير عنها، والتكامل مع أنظمة الرعاية الصحية الأخرى لتحسين سير العمل ورعاية المرضى.

Robotic Process Automation (RPA): تقنية تستخدم الروبوتات البرمجية لأتمتة المهام المتكررة والمبنية على القواعد في العمليات التجارية، مما يتيح زيادة الكفاءة والدقة والإنتاجية من خلال محاكاة التفاعلات البشرية مع الأنظمة الرقمية.

Spiking Neural Network (SNN): وهو نموذج حسابي يحاكي الشبكات العصبية البيولوجية من خلال معالجة المعلومات من خلال طفرات منفصلة أو إمكانات الفعل، مما يتيح الترميز الزمني والمعالجة المدفوعة بالأحداث. تُستخدم الشبكات العصبية العصبية العصبية في نيورومورفيك الحوسبة وتتميز بقدرتها على التعلم من البيانات المعتمدة على الوقت.