חוקרי מוח באוניברסיטה העברית נקטו גישה חדשה לפענוח פעילות המוח אשר עשויה לאפשר את תנועתן של גפיים טבעיות או מלאכותיות של משותקים או של קטועי יד
כיתוב:
פעילות עצבית בקליפת המוח הקדם-תנועתית של קוף המכילה מידע על כיוון ההושטה של היד ועל צורת האחיזה. המידע המדויק ביותר מתקבל משיטת המדידה החדשה של אוכלוסיות תאי עצב (אדום); מדידה בשיטת ה-EEG (כחול) ומדידת פעילותם של תאי עצב בודדים (ירוק). (איור: סנדרין אלון באדיבות האוניברסיטה העברית)
חוקרי מוח מתעניינים זה שנים ארוכות בהבנת הקשר שבין פעילות המוח להתנהגות, ובמיוחד בין פעילות עצבית באזורים מוטוריים בקליפת המוח לתנועות היד. מעבר לשאלות מדעיות בסיסיות, למחקר חשיבות מעשית רבה שכן אם יימצא קשר ברור ניתן יהיה לעזור למשותקים ולקטועי יד על ידי בניית התקן שבאמצעותו פעילות המוח תפעיל שרירים בגפה משותקת או בזרוע רובוטית.
במאמר שהתפרסם באחרונה ב-Journal of Neuroscience מדווחים ערן שטרק ופרופ' משה אבלס, חוקרי מוח מהמחלקה לפיזיולוגיה באוניברסיטה העברית, על גישה למדידת פעילות המוח אשר אינה לוקה ברבים מהחסרונות של הגישות המקובלות ומבטיחה פענוח אמין יותר של פעילות מוחית.
שתי שיטות עיקריות משמשות כיום למדידת הפעילות החשמלית במוח. השיטה הראשונה מבוססת על גל ה-EEG (אלקטרו-אנצפלו-גרמה) הנמדד מעל הקרקפת, ישירות מפני קליפת המוח (כלומר, חלקה החיצוני) או מפנים המוח; השיטה השנייה מבוססת על פעילותם של תאי עָצָב בודדים בקליפת המוח ונמדדת בעזרת אלקטרודות תוך-מוחיות (חוטים עדינים מאוד).
לכל אחת מהשיטות יתרונות אך גם חסרונות טכניים של ממש. כדי לפענח את פעילות המוח בדיוק המספיק להפעלת זרוע רובוטית או גפה משותקת, יש צורך במספר רב של מדידות בלתי תלויות ויציבות משֶטח קטן יחסית (באדם – כארבעה סמ”ר). אף לא אחת מהשיטות מיטיבה לבצע זאת.
אחד החסרונות בשימוש ב-EEG הוא שאלקטרודות סמוכות מודדות כמעט אותה פעילות, לכן התועלת בריבוי אלקטרודות מוגבלת. עוד חיסרון נובע מכך שרוב השינויים בגל ה-EEG מתרחשים לאחר שהתנועה מתחילה ולא קודם לכן, כפי שנדרש לצורך בקרה על גפה משותקת או על זרוע רובוטית.
באשר לשימוש באלקטרודות תוך-מוחיות, התברר כי על פני זמן, המוח מגיב לנוכחות החוטים הרושמים באמצעות היווצרות תאי תמיכה בדומה להצטלקות שלאחר פציעה, ולכן חלק ניכר מפעילות התאים הבודדים מוסווה.
הגישה שנקטו מדעני האוניברסיטה העברית כוללת מדידת פעילותם של כל תאי העצב הממוקמים במרחק בינוני (כ-100 עד 200 מיקרומטר) מהחוט הרושם. באופן זה נרשמות פעילויות בלתי תלויות זו בזו ממספר רב של נקודות סמוכות. נזק קל לרקמת המוח בסביבה הקרובה לנקודת הרישום כמעט שאינו משפיע על איכות המדידה. נוסף על כך, המדידה נשארת יציבה במשך זמן רב.
במחקר החדש אוּמנו קופים לקחת מגוון חפצים שהוצבו בנקודות שונות. פעולת הלקיחה מצריכה תיאום בין כיוון ההושטה של הזרוע לאחיזה של האצבעות. באמצעות עד שישה-עשר חוטים עדינים נערך רישום ממוח הקופים שעה שלקחו את החפצים. הוברר כי בעזרת רישום פעילויות של אוכלוסיות תאי עצב, כפי שתואר לעיל, אפשר לנבא את כיוון ההושטה ואת סוג האחיזה שהקוף יבצע בדיוק של כ-90%, ובמקרים מסוימים בדיוק של יותר מ-99%. שגיאת הניבוי בהתבסס על שיטת המדידה שהודגמה במחקר החדש הייתה קטנה פי שניים עד פי שלושה מהשגיאה שנבעה מניבוי המבוסס על שיטות המדידה האחרות.
החוקרים מאמינים כי המחקר החדש מתקדם לקראת פענוח כוונות התנועה של משותקים או של קטועי יד וסולל את הדרך לייצור התקנים טובים יותר לתרגום פעילות המוח לתנועות ממשיות.
