ממשקי מוח-מחשב מאפשרים תקשורת גם לאנשים ששיתוק מונע מהם לדבר – ואפילו להזיז את שרירי הפנים
אחד הדברים הקשים ביותר שיכולים לקרות לאדם הוא אובדן השליטה בשרירי גופו, בעקבות תאונה או מחלה ניוונית. במקרים חמורים במיוחד, לא מדובר רק ביכולת לנוע אלא אף ביכולת החיונית כל כך של תקשורת עם הסביבה - שהרי יכולת הדיבור שלנו תלויה בשרירי הפה, הלשון והשפתיים. כלי עיקרי המסייע למטופלים כאלה הוא ממשקי מוח-מחשב (Brain-Computer Interfaces), המחפים על מגבלותיו של המטופל ומאפשרים לו להביע את עצמו באמצעות תרגום פעילות המוח שלו לאותות המפוענחים במחשב.
מטופלים שעדיין מסוגלים לשלוט בשרירי הפנים שלהם ולמקד את מבטם יכולים להשתמש בממשקים לא-פולשניים, הקולטים את תנועות הפנים והעיניים וממירים אותן למסרים מילוליים. ישנם, למשל, מכשירים שעוקבים אחר מבטו של המטופל ומאפשרים לו לבחור אותיות המופיעות על מסך וכך להרכיב מילים ואף משפטים. דוגמה ידועה היא הפיזיקאי סטיבן הוקינג, שחלה במחלת ניוון השרירים ALS, אך עדיין היה מסוגל לכווץ את שרירי פניו וכך לבחור אותיות על מסך המחשב ולתקשר עם סביבתו.
מטופלים במצב קשה יותר יכולים להיעזר בממשקי מוח-מחשב פולשניים, הכוללים אלקטרודות המושתלות במוח המטופל ומחשב המעבד את המידע שהן מספקות. במחקר שהתפרסם לפני כשנה בכתב העת המדעי Nature, החוקרים יצרו ממשק מסוג זה שהצליח לזהות את האותיות שהמטופל חשב עליהן וכך אפשר לו להקליד במהירות גבוהה למדי. ישנם גם ממשקי מוח-מחשב לא-פולשניים, הכוללים למשל קסדה שמודדת את גלי המוח בשיטת ה-EEG. ממשקים כאלה, הן פולשניים והן לא-פולשניים, יכולים לסייע למטופלים שאינם מסוגלים לשלוט על שרירי הפנים שלהם. מצב כזה נקרא ״תסמונת הנעילה״ (Locked-In Syndrome), והוא מאפיין אנשים החולים במחלת ניוון שרירים (כגון ALS) המגיעה לשלב מתקדם מאוד.
מטופלים במצב קשה יכולים להיעזר בממשקי מוח-מחשב פולשניים, הכוללים אלקטרודות המושתלות במוח המטופל. אחת מהאלקטרודות שהושתלו במוחו של המטופל במחקר החדש | Wyss Center
מחשבות על תנועות
במחקר שהתפרסם מוקדם יותר השנה בכתב העת המדעי Nature Communications, יצרו החוקרים ממשק מוח-מחשב ייחודי כדי לסייע למטופל בן 34 החולה במחלת ניוון שרירים מתקדמת. מטופל זה אינו שולט בשרירי הפנים שלו ואינו מסוגל אפילו לפקוח את עיניו. האתגר היה, לפיכך, לאפשר לו לתקשר עם העולם שסביבו בלי להיעזר בתנועות שרירים, כגון הפניית המבט.
במוחו של המטופל הושתלו שני מערכי אלקטרודות שמוקמו בשני אזורים בקליפת המוח המוטורית, שהיא אזור במוח האחראי על הפעלתם של שרירי הגוף. אף ששריריו של המטופל לא פעלו, עדיין היה ביכולתו לשלוח הוראות לכווץ אותם על ידי הפעלה של קליפת המוח המוטורית, והאלקטרודות שבמוחו קלטו את פעולת תאי העצב שבקרבתן ודיווחו עליה למחשב.
בשלב הבא השתמשו החוקרים בשיטה המכונה ביופידבק, שבה מוצג לנבדק מדד של פעילות גופו כדי לאפשר לו לנסות להשפיע עליו. במקרה זה הושמעו למטופל צלילים שייצגו את פעילות תאי המוח שלו באזור שקלטו האלקטרודות, והוא התבקש לשנות את קצב הפעילות של תאי המוח בצורה מכוונת. הצלילים השתנו כתלות בפעילות תאי המוח, וכך העניקו לו משוב על מידת הצלחתו ואפשרו לו להמשיך להתאמן עד שהצליח במשימה. כאשר היה ביכולתו לשנות בצורה מהימנה את מהירות הפעילות של תאי העצב בסביבת האלקטרודות, השמיעו לו החוקרים ברצף את אותיות האלפבית, והמטופל בחר באות הרצויה על ידי התאמת קצב פעולת תאי העצב באופן המעיד על אחת משתי תשובות אפשריות: "כן" או "לא". בדרך זו עלה בידו לבחור אותיות ולהרכיב משפטים, וכך לתקשר עם סביבתו בלי שום צורך להפעיל את שריריו.
האלקטרודות שבמוח המטופל קלטו את פעולת תאי העצב שבקרבתן ודיווחו עליה למחשב. הפעילות של תאי עצב שונים, כפי שהיא מוצגת במחשב | Wyss Center
המסר הראשון (והמרגש) שביטא המטופל, ואשר הופנה למטפליו, היה "תודה רבה". בהמשך הוא ביקש לשנות את הצורה שבה שכב במיטתו, לטעום מאכלים מסוימים ולשמוע אלבום של להקת Tool. בעזרת ממשק המוח-מחשב הצליח המטופל להגיד גם "אני אוהב את הבן המגניב שלי" ולבקש לצפות עמו בסרט "רובין הוד" של דיסני.
מחלות ניוון שרירים עשויות להביא את החולים בהן למצבים קשים ועצובים, ולצערנו, עד היום לא נמצאו דרכים לעצור את התקדמותן. עם זאת, טכנולוגיות חדשות המותאמות לצורכיהם הייחודיים של המטופלים מאפשרות להם להביע את עצמם ולתקשר עם סביבתם ועם אהוביהם. יש לקוות שעם חלוף הזמן נצליח לפתח דרכים חדשות וטובות אף יותר לשפר את איכות חייהם של החולים בניוון שרירים, ושבעתיד הרחוק יותר נוכל לטפל גם במחלות עצמן.
סרטון של האוניברסיטה המציג את המחקר:
