שילוב רב עוצמה של הנדסה, בינה מלאכותית וחקר המוח עשוי להוביל לעידן חדש ברפואה
כאשר אנחנו מקיימים אינטראקציה עם הסביבה, המערכת התחושתית בגופנו קולטת ומעבדת אותות מחושים שונים. “למשל”, אומרת פרופ’ אילנה ניסקי מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, “כאשר אנחנו נוקשים על דלת, אנו מרגישים את שרירי הזרוע המורמת נמתחים, אנו רואים את האצבעות מתנגשות בדלת, שומעים את הנקישה, חשים את הכוח שמתקבל במפרקי האצבעות ואת מתיחת העור בעת המגע. למרות שמקור כל האותות באירוע יחיד – הנקישה – כל אחד מהם מגיע למוח ומעובד בו במהירות שונה, כך שמתקבלות השהיות בין האותות שמקורם בחושים שונים. התופעה הזו טבעית, והעובדה שאנו תופסים את אירוע הנקישה כאירוע יחיד, מעידה על כך שהמוח מצליח להתמודד עם ההשהיות השונות”.
במחקריה, שזכו במענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, ואשר בוצעו במעבדתה במחלקה להנדסה ביו-רפואית, יחד עם תלמידיה ושותפיה למחקר, בוחנת פרופ’ ניסקי כיצד בדיוק המוח מצליח לייחס את כל האותות האלה לאותו אירוע יחיד. האם, למשל, הוא משתמש בשעון פנימי שמאפשר לו לייצג את ההשהיה כהפרש זמן בין המידע הנוכחי והמושהה? או שהוא משערך אותה רק על סמך המידע שזמין לו באותו רגע, ללא התייחסות להפרשי הזמנים? מעבר להבנה של האופן שבו המוח מבצע אינטגרציה בין החושים, לממצאים עשויה להיות חשיבות בהבנה של תופעות עצביות הקשורות לבעיות בתזמון מידע תחושתי, למשל בהזנחת צד (העשויה להופיע בעקבות שבץ מוחי), וכן בשיקום המטופלים אשר סובלים ממחלות או תופעות אלה. המדענים, בראשות פרופ’ ניסקי, מקווים שהממצאים האלו יובילו לפיתוח טכנולוגיות חדישות שקיימת בהן השהייה בלתי נמנעת בהעברת המידע, כמו ניתוחים באמצעות מערכות רובוטיות ממרחק רב.
באחד הניסויים שבוצעו במסגרת המחקר, אשר זכה במענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, נבדקים ביצעו תנועות ישרות לעבר מטרה. בשלב מסוים בניסוי, הפריעו החוקרים לתנועות באמצעות הפעלת כוח בכיוון מאונך לכיוון התנועה באמצעות זרוע רובוטית. העוצמה של כוח זה הייתה תלויה במהירות של תנועת היד של הנבדקים במחקר, והופעלה באיחור של כמה עשרות מילישניות. הנבדקים אמנם הצליחו להתמודד עם הכוח המושהה וחזרו לבצע תנועות ישרות למרות ההפרעה. אולם, החוקרים מצאו שהמוח לא מצליח לייצג את הכוח כגורם שתלוי רק במהירות המושהית, אלא רק כשילוב בין המהירויות – הנוכחית והמושהית.
במחקר נוסף, בחנו החוקרים את האופן שבו המוח מתמודד עם משוב ראייתי מושהה. נבדקים שיחקו במשחק פינג פונג וירטואלי: בהזזת היד שלהם, הם שלטו בתנועת מחבט על המסך והתבקשו לחבוט בכדור שנע במישור. במהלך הניסוי, השהו החוקרים את תנועת המחבט ביחס לתנועת היד (בדומה למה שקורה בעבודה עם מחשבים איטיים). לאחר שהנבדקים שיחקו זמן מסוים בסביבה המושהית, נמצא שהם מבצעים תנועות ארוכות יותר מאלו שביצעו לפני כן. כלומר, המוח של הנבדקים לא הצליח לפרש את ההשהיה בין תנועת היד ותנועת המחבט כהפרש זמנים, אלא כ”עיוות מרחבי” של הקשר ביניהם.מה השאלה?מה קורה כאשר המשוב התחושתי שגופנו מעביר אל המוח, מושהה? ואיך אפשר לפצות על ההשהיה ולהפחית את תוצאותיה?
התמודדות עם השהיה בביצוע פעולות מוטוריות לא בהכרח מתבצעת באמצעות שעונים פנימיים
ד”ר גיא אברהם, שמחקרים אלה בוצעו בחלקם במסגרת עבודת הדוקטורט שלו ואשר מבצע כיום מחקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ברקלי שבקלפיפורניה, אומר שמממצאי המחקרים מעידים על כך שהתמודדות עם השהיה בביצוע פעולות מוטוריות לא בהכרח מתבצעת באמצעות שעונים פנימיים, אלא באמצעות ייצוג שמבוסס על מידע בזמן אמיתי. עם זאת, התמונה אפילו מורכבת יותר. בסדרת מחקרים במעבדתה של ניסקי שהוביל ד”ר רז לייב, שמבצע כיום מחקר פוסט-דוקטורט במינכן, גרמניה, מצאו המדענים שבעת מישוש קפיצים “וירטואליים” (שלמעשה מופעלים באמצעות זרועות רובוטיות), דבר שמדמה תנועה של רופא שבוחן אם רקמה שבה הוא נוגע היא בריאה, או כפי שכולנו בוחנים את מידת הבשלות של פירות; ההשפעה של ההשהיה שונה על התפישה והפעולה. בעוד שההשהיה גורמת לנו לחשוב שהקפיצים שבהם אנו נוגעים רכים יותר, אנו מפעילים כוחות אחיזה בחפץ שתואמים את הקשיחות האמיתית של החפץ והם מתוזמנים כאילו המוח שלנו מסוגל לייצג במדויק את הפער בזמנים.
פרופ’ ניסקי אומרת שלצד המחקר הבסיסי שלה, כראש המעבדה לרובוטיקה ביו-רפואית, היא מרגישה מחויבת לנסות ולתרום גם למחקרים יישומיים. יחד עם שותפיה הקליניים מבית החולים סורוקה היא שואפת לשפר את הכשרתם של מנתחים ומנתחות, תוך שימוש בשיטות של ניתוח מרחוק ומציאות מדומה. עם שותפותיה מהמחלקה לפיזיותרפיה היא מפתחת ממשקים תחושתיים שיסייעו בשיקום ובחיי היומיום של חולים במחלות נוירולוגיות. לשם כך הצטרפה באחרונה למעבדת השיקום ב”עדי-נגב נחלת ערן” כחוקרת הראשית לשיקום עם ממשקים תחושתיים.
במחקרים אלה השתתפו גם פרופ’ אמיר קרניאל עליו השלום, וד”ר ליאור שמואלוף מהמחלקה לחקר המוח, וכן פרופ’ עופר דונחין, ד”ר אסף פרסמן מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב; ד”ר פיראס מוואסי שהקים באחרונה מעבדה בטכניון, ופרופ’ סנדרו מוסא-איבלדי ממכון השיקום בשיקגו. שותפיה הקליניים של ניסקי הם פרופ’ יעל רפאלי, ד”ר אורי נץ, ד”ר יאיר בינימיני, ופרופ’ אלכס גפטלר, כולם מהמרכז האוניברסיטאי סורוקה, וד”ר סימונה בר-חיים מהמחלקה לפיזיותרפיה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב והמעבדה השיקומית ב”עדי-נגב נחלת ערן” שבאופקים.
החיים עצמם:
פרופ’ ניסקי רצה למרחקים ארוכים, נהנית לרוץ בשטח, ובמיוחד במדבר, באיזור שדה בוקר, שמדרום לבאר–שבע. היא משתתפת במרתונים כדי ליהנות מהריצה, ולא במוטיבציה תחרותית. בריצות האימון שלה מצטרפים אליה הכלבים שהיא מגדלת. בנוסף, היא גם נהנית לעסוק בטיפוס, בשלב זה על קיר טיפוס מלאכותי, אך בקרוב היא מקווה לנסות את כוחה בתחום זה, בשטח. היא נשואה לד”ר עוזי חדד מאוניברסיטת בן גוריון, ושניהם הורים לבת, דרור. בימים אלה היא מתעתדת לצאת לשנת שבתון בקימברידג’, אנגליה, ולאחר שובה היא ומשפחתה יעברו להתגורר בקיבוץ טללים שבנגב.
