קופים הצליחו להניע את גפיהם המשותקות באמצעות קישור ישיר בין הנוירונים לשריר

חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון העבירו מסרים ישירים מנוירונים בודדים במוח לשרירי הזרוע המשותקים של קופים, והראו כי הקופים מסוגלים להניע את השרירים באמצעות אימון

מדי שבוע, בערב שבת, אנו שומעים ברדיו את המספר שעלה בגורל: את מספר האנשים שמתו בתאונות דרכים באותו סוף-שבוע. אך עם כל הצער והכאב על החללים במלחמות הכבישים, אנו שוכחים לעיתים כי גם מצבם של הפצועים השורדים את תאונות הדרכים אינו קל. רבים מהם סובלים לאורך זמן מהפגיעות שספגו, במיוחד אם מדובר בפגיעות בעצבים ובחוט השדרה. במידה ונקטע חוט השדרה של אדם, הרי שדינו, כמעט בוודאות, להישאר משותק לשארית חייו.

חוקרים לרפואה ולהנדסה ביו-רפואית מנסים מזה שנים רבות למצוא דרך לשחזר את יכולת התנועה של אנשים שעברו שיתוק, ללא הצלחה. באוקטובר האחרון הסתמנה סוף-סוף ראשיתו של פתרון לפגועי עמוד-שדרה, כאשר חוקרים באוניברסיטת וושינגטון הדגימו טכנולוגיה שאפשרה לקוף להזיז את שרירי ידיו המשותקים באמצעות שדרים מהמוח.

החוקרים חיברו אלקטרודות ל- 'מוטור קורטקס' של הקופים – איזור במוח השולט על התנועות הרצוניות. האלקטרודות ניטרו אחר הנוירונים שהופעלו באותו איזור, והקופים אומנו מול מסך מחשב שהיה מחובר לאלקטרודות. כל הפעלה של נוירונים תועדה כאות חשמלי על-ידי מחשב, שתרגם את האות לתנועתו של סמן על גבי המסך. באמצעות משחק קליעה למטרה הצליחו הקופים להגיע לרמה של דיוק בה יכלו להפעיל נוירונים בודדים בלבד במוחם.

לאחר שהקופים הוכיחו כי הם מסוגלים לשלוט בסמן על המסך, הורדמו שרירי הזרוע שלהם באמצעות חומר הרדמה מקומי שחסם את מעבר האותות דרך העצבים. הקופים מוקמו שוב מול מסך המחשב, אך הפעם המירו החוקרים את הפעילות המוחית לגירוי חשמלי ששוגר לשרירי הזרוע המשותקים. הקופים המשיכו לשחק במשחק הקליעה למטרה, אך הפעם תנועות הסמן על המסך לוו בתנועות ממשיות של שרירי הזרוע, שהעידו כי הקופים רכשו מחדש את היכולת לשלוט על השרירים המשותקים. ממצא מרשים ביותר היה שהקופים הצליחו לשלוט בשריר הזרוע המכווץ ובשריר המאריך, ולא בשריר אחד בלבד.

חלק מהחידוש במחקר נובע מהגילוי שכל תא באיזור ה- 'מוטור קורטקס' מסוגל לגרות את שרירי הזרוע לפעילות, מבלי קשר לתפקידו הקודם או לשרירים אליהם היה מקושר. ממשקי מחשב-מוח קודמים תוכננו כך שיתאמו אך ורק בין עצבים מסוימים לשרירים המקושרים להם, אך התגלית הנוכחית מראה כי למוח יש גמישות פעולה רבה ביותר, ומרחיבה את אפשרויות הפיתוח של ממשקי מחשב-מוח.

“אין חובה שלתאים יהיה תפקיד קודם בתנועה,” אומר אברהארד א. פץ, פרופסור לפיזיולוגיה וביופיזיקה באוניברסיטת וושינגטון בסיאטל ואחד מעורכי המחקר. “אנחנו יכולים ליצור קשר ישיר בין התא ומקור התנועה, בו יכול המשתמש ללמוד לשלוט ולשכלל אותו לאורך זמן.”

פץ ועמיתיו מצאו שהקופים הצליחו לשפר את שליטתם על הפעילות העצבית, המלווה בגירוי שרירי הזרוע, באמצעות אימון. זמן האימון הוגבל, אמנם, לפי משך הפעולה של החסם העצבי, אך החוקרים מצאו כי הקופים הצליחו לפגוע במטרה בתדירות גבוהה פי שלוש לאחר אימון. פץ מנבא כי בעתיד ניתן יהיה להאריך את זמן האימון על-ידי שימוש במעגלים מושתלים שייצרו קישורים מלאכותיים קבועים בין השרירים לנוירונים במוח.

התגלית מבשרת על עתיד בוהק לרפואת פגיעות בעמוד השדרה, שכן במדיה והחוקרים יצליחו ליצור קישור בין ה- 'מוטור קורטקס' לבין אתרים אחרים, הם יוכלו לעקוף את הפגיעה בחוט השדרה ולאפשר לנפגעים להניע את גפיהם. אך למרות התקווה המזהרת, עדיין יש עוד זמן רב עד ליישומים קליניים בבני-אדם. פץ מסכים כי יישומים קליניים לא יגיעו בעשור הקרוב, ומוסיף כי יש למצוא שיטות טובות יותר לתיעוד פעילותם של הנוירונים הבודדים ולשליטה במספר שרירים בו-זמנית, צד בצד עם תכנון מעגלים מושתלים אמינים ובטוחים לשימוש.

האם בעוד עשרים שנה, נכים יוכלו לנטוש את כיסאות הגלגלים ולשוב ולהשתמש ברגליהם? איש אינו יודע בוודאות את התשובה לשאלה זו, אך הניסויים המבטיחים מראים כי אין בעיה גדולה מדי עבור המוח האנושי – גם אם צריך חיבור לאלקטרודות.

להודעת חוקרי מכון הבריאות הלאומי