שיטה חדשה תסייע בהנעת גפיים פגועות

חוקרי מוח מהאוניברסיטה העברית בירושלים פיתחו גישה חדשה של פעילות המוח, אשר עשויה לאפשר הנעת גפיים טבעיות או מלאכותיות של משותקים או של קטועי יד.

מאמר בנושא פורסם לאחרונה ב-Journal of Neuroscience. במאמר מדווחים ערן שטרק ופרופ' משה אבלס, חוקרים מהאוניברסיטה העברית, על גישה למדידת פעילות המוח, אשר אינה לוקה ברבים מהחסרונות של הגישות המקובלות ומבטיחה פענוח אמין יותר של פעילות מוחית.

כיום ישנן שתי שיטות המשמשות למדידת הפעילות החשמלית במוח: השיטה הראשונה - מבוססת על גל ה-EEG (אלקטרו-אנצפלו-גרמה) הנמדד מעל הקרקפת, ישירות מפני קליפת המוח או מפנים המוח והשיטה השנייה - מבוססת על פעילותם של תאי עצב בודדים בקליפת המוח ונמדדת בעזרת אלקטרודות תוך-מוחיות (חוטים עדינים מאוד).

לשיטות הללו יש יתרונות וחסרונות. כדי לפענח את פעילות המוח בדיוק המספיק להפעלת זרוע רובוטית או גפה משותקת, יש צורך במספר רב של מדידות בלתי תלויות ויציבות משטח קטן יחסית (באדם - כ-4 סמ"ר). לטענת החוקרים, אף לא אחת מהשיטות מיטיבה לבצע זאת.

אחד החסרונות בשימוש ב-EEG הוא שאלקטרודות סמוכות מודדות כמעט את אותה פעילות, ולכן התועלת בריבוי אלקטרודות מוגבלת. חיסרון נוסף נובע מכך שרוב השינויים ב-EEG מתרחשים לאחר שהתנועה מתחילה ולא קודם-לכן.

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 החדשה שנקטו החוקרים, כוללת מדידת פעילותם של כל תאי העצב הממוקמים במרחק בינוני (כ-100 עד 200 מיקרומטר) מהחוט הרושם. כך 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. בנוסף, המדידה נשארת יציבה במשך זמן רב.

צוות החוקרים ערך מחקר על קופים אשר אומנו לקחת חפצים שונים שהוצבו בנקודות שונות. פעולת הלקיחה מצריכה תיאום בין כיוון ההושטה של הזרוע לאחיזה של האצבעות. באמצעות עד 16 חוטים עדינים, נערך רישום ממוח הקופים שעה שלקחו את החפצים.

מנתוני המחקר עלה, כי בעזרת רישום פעילויות של אוכלוסיות תאי עצב, ניתן לנבא את כיוון ההושטה ואת סוג האחיזה שהקוף יבצע בדיוק של כ-90%, ובמקרים מסויימים בדיוק של יותר מ-99%. כמו-כן, נמצא כי שגיאת הניבוי, בהתבסס על שיטת המדידה שהודגמה במחקר החדש, היתה קטנה פי 3-2 מהשגיאה שנבעה מניבוי המבוסס על שיטות המדידה האחרות.

בעקבות ממצאים אלה, 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.