(צילום: סרטון Scientific Reports)

זה נשמע אולי כמו קטע מסרט מדע בדיוני – קופים מנווטים כיסא גלגלים רובוטי בעזרת כוח המחשבה בלבד. אבל למעשה, היכולת להשתמש בכוח המחשבה כדי להזיז אובייקטים כבר כאן. במעבדות ברחבי העולם חוקרים שוקדים על פיתוחים שונים שיאפשרו לאנשים שאיבדו את היכולת שלהם להזיז את השרירים באופן רצוני - בגלל פציעות או מחלות כגון פגיעות חוט שדרה או ALS - לבצע פעולות באמצעות כוח המחשבה בלבד.

בסוף השבוע האחרון פורסם בכתב העת Scientific Reports דיווח של צוות חוקרים מאוניברסיטת דיוק העוסקים בתחום של "ממשקי מוח-מכונה", על ממשק שאפשר לקופי רזוס לנווט כיסא גלגלים לאן שרצו בעזרת כוח המחשבה.

ממשק המוח-מכונה משתמש באותות שנקלטים באופן סימולטני ממאות נוירונים בשני אזורים במוח המעורבים בתנועה ותחושה. כאשר חושבים על ביצוע פעולה, מחשב מתרגם בזמן אמת את הפעילות המוחית לתנועות של כיסא גלגלים רובוטי.

החוקרים החלו את הניסוי בשנת 2012, כשהשתילו מאות אלקטרודות דקיקות במוחם של שני קופי רזוס. הם הושיבו את הקופים על כיסא גלגלים והניחו בחדר קערה עם ענבים טריים. באמצעות האלקטרודות שהושתלו הם בחנו את הפעילות החשמלית במוח של הקופים כשהם רצו שכיסא הגלגלים יתקדם לכיוון הענבים, בעוד שבאמצעות שלט רחוק הם הזיזו את הכיסא מעט קדימה. לאחר מכן, החוקרים תכנתו את כיסא הגלגלים להגיב לאותו דפוס פעילות מוחית באותו האופן. לבסוף הם הניחו קערת ענבים בחדר ונתנו לממשק המוח-מכונה של כיסא הגלגלים להגיב לפעילות החשמלית במוח של הקופים. כשהקופים המרותקים לכיסא גלגלים בהו בענבים המפתים בצד השני של החדר, כיסא הגלגלים זיהה את הרצון שלהם לזוז לכיוון וניווט אותם לעבר הפרס שלהם. ככל שהקופים תרגלו יותר, הם ניווטו את כיסא הגלגלים לעבר הפרס בצורה חלקה ומהירה יותר.

לדברי החוקרים, המוח של הקופים ראה בכיסא הגלגלים שלוחה של הגוף. הם אף גילו להפתעתם שכאשר הקופים המאומנים התקרבו לכיוון הפרס שלהם, ניתן היה להבחין בדפוס חשמלי עקבי של פעילות מוחית המשקף את החישוב המשתנה של מרחק מהמטרה בכל רגע במוח של הקוף.

צוות החוקרים כעת מקווה להרחיב את הניסוי באמצעות תיעוד של יותר אותות עצביים כדי להמשיך ולהגדיל את הדיוק בקרב הקופים ואז להתחיל להשתיל את המערכת באנשים משותקים.

שותים בירה ומטיסים מטוסי קרב

בשנים האחרונות דווח על התפתחויות רבות שעשויות בעתיד לסייע לאנשים הסובלים משיתוק בעקבות פציעה או מחלה לבצע באמצעות כוח המחשבה פעולות שונות.

במאי 2015 דווח בכתב העת המדעי Science, כי אלקטרודות שהושתלו במוחו של גבר המשותק מהצוואר מטה אפשרו לו להניע יד רובוטית בצורה מדויקת וחלקה ולהגשים חלום: לשתות בירה בעצמו ללא עזרה. מדענים מאוניברסיטת קליפורניה הדרומית ומהמכון לטכנולוגיה של קליפורניה השתילו במטופל שני שבבים המכילים כל אחד 96 מיקרו-אלקטרודות, בחלק של המוח ששולט על הכוונה של אדם לבצע תנועה - הקורטקס הפריאטלי האחורי (PPC). האלקטרודות מקבלות אותות מנוירונים בהתאם למחשבות ומצד שני מחוברות למחשב המשתמש באלגוריתמים כדי לזהות את הדפוסים של האותות הקשורים לתנועה מדומיינת. כך התאפשר למטופל להניע יד רובוטית או סמן מחשב בצורה שוטפת ומדויקת, רק באמצעות כך שדמיין את מה שרצה לעשות בידו. בכוח המחשבה המטופל הצליח לאחוז ביד הרובוטית עצמים שונים, ללחוץ יד, לשחק 'אבן-נייר-מספריים', לשחק משחקי וידיאו ולשתות לבד.

13 שנה אחרי שנהיה משותק מהצוואר מטה בעקבות פציעת ירי, אריק סורטו הגשים חלום: לשתות בירה ללא עזרה (צילום: מתוך סרטון של UCS)

במחקרים קודמים הושתלו במוחם של אנשים משותקים אלקטרודות שסייעו להם לשלוט באמצעים חיצוניים, אבל אלה הושתלו בקורטקס המוטורי – אזור במוח השולט באופן ישיר בתנועות הגוף. למרות שמטופלים שעברו את הפרוצדורה הצליחו לשלוט ביד רובוטית, התנועה שלהם הייתה מעוכבת וקופצנית, מאחר שהמטופל צריך לחשוב באופן נפרד על כל חלק בתנועה – לדוגמה, כדי להרים משהו צריך לחשוב להזיז את היד למטה, לפתוח את היד, לסגור יד מסביב לעצם ולהרים יד. השתלת האלקטרודות בחלק במוח ששולט בכוונה לזוז – כפי שנעשה לראשונה במחקר זה – אפשרה תנועה טבעית וחלקה יותר.

בשנת 2015 דווח כי אישה מושתקת בארבע גפיים הטיסה מטוס קרב בסימולטור בהצלחה רבה, בכוח המחשבה, במסגרת ניסוי שעורכת הסוכנות הממשלתית Defense Advanced Research Projects Agency המהווה חלק ממחלקת ההגנה האמריקאית ועוסקת בפיתוח טכנולוגיות לצבא, בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג. המטופלת חוברה לסימולטור ושלטה ישירות על מטוס הקרב, ללא שימוש בג'ויסטיק.

בשנת 2014 דווח בכתב העת Nature Communications על ניסוי במסגרתו קוף השתמש במחשבותיו בלבד כדי להזיז יד של קוף אחר שהיה תחת הרדמה מלאה. החוקרים מאוניברסיטאות הרווארד וקורנל ביקשו לדמות שיתוק מלא – כאשר המוח מנותק לגמרי מהשרירים. השימוש במוח של קוף אחד ושרירים של אחר אפשר לדמות נתק מוחלט בין המוח לשרירים. החוקרים נתנו לקוף שכונה "המאסטר" לתרגל משימה בה הוא מזיז סמן על מסך מחשב באמצעות ג'ויסטיק כדי לפגוע במטרות. הם תיעדו את פעילות המוח שלו כדי לפענח אילו אותות מתרגמים להזזת הג'ויסטיק. במקביל, החוקרים השתילו אלקטרודות בחוט השדרה של קוף אחר - המכונה "אווטאר" - ובחנו אילו מניפולציות באלקטרודות המושתלות הביאו לתנועות בידו. בניסוי עצמו החוקרים השתמשו באלקטרודות כדי לחבר בין המוח של המאסטר למחשב שפענח את האותות העצביים והעביר בהתאם אותות באמצעות אלקטרודות לחוט השדרה של האווטאר. את המאסטר החוקרים שמו בכיסא מיוחד כשראשו קשור, לפני מסך מחשב שהראה את אותו סמן שנע בין שתי מטרות. האווטאר היה תחת הרדמה מלאה במתחם נפרד. היד שלו נקשרה ברצועות לג'ויסטיק שהזיז את הסמן על המסך מולו ישב המאסטר. כאשר המאסטר חשב על הזזת הסמן, אותות המוח שלו פוענחו על ידי המחשב כדי לקבוע על איזו משתי המטרות הוא חשב, והמידע הועבר בזמן אמת לחוט השדרה של האווטאר מחוסר ההכרה, שידו הזיזה את הג'ויסטיק בהתאם. זוג הקופים – המאסטר והאווטאר – פגע במטרה ברוב המוחלט של הניסיונות. המטרה היא בסופו של דבר לטפל באנשים משותקי גפיים באמצעות החדרת שבב אלקטרוני זעיר שיתעד את הפעילות המוחית מאחורי הכוונה לתנועה ולחברו לשבב נוסף בחוט השדרה, מתחת למקום הפגיעה, שיגרה תנועת גפיים. כך כאשר המטופלים ידמיינו או יתכננו תנועה, הגפיים המשותקות שלהם יבצעו אותה בהתאם.

יש עוד דרך ארוכה עד שהפיתוחים הללו יהיו זמינים למטופלים עם פגיעות חוט שדרה או מחלות אחרות מחוץ למסגרת מחקרית, אך ההתקדמות מספקת תקווה רבה לאנשים שמחכים לקבל את עצמאותם בחזרה.

Scientific Reports 6, Article number: 22170