המדע והרפואה מוצאים יותר ויותר דרכים להחזיר לאנשים חושים שאבדו להם, ואפילו להפעיל מכשירים בכוח המחשבה. התקנים זעירים המושתלים במערכת העצבים המרכזית כבר מאפשרים לחירשים לשמוע, לעיוורים לראות ולמשותקים ללכת. וזו רק ההתחלה!

ממשקי מוח-מכונה 

המוח שלנו הוא מכונה מופלאה. מכונה שיודעת לחשוב ולחשב, לקלוט מידע מורכב מכמה חושים שונים במקביל, לפענח אותו, להגיב לו, ובסוף גם לזכור אותו. אולי התכונה המדהימה ביותר של המוח היא היכולת ללמוד וללמד את עצמו יכולות חדשות לחלוטין.

אבל המוח האנושי נמצא בתוך קופסה סגורה – הגולגולת. כל הקשר שלו עם העולם בחוץ תלוי בחושים ובקולטנים שאוספים את המידע מהסביבה ושולחים אותו דרך תאי העצב אל המוח. אם החושים נפגעים מסיבה זו או אחרת, הקשר לעולם מסביב הולך לאיבוד, והמוח עלול להישאר לכוד בתוך הגולגולת ללא יכולת לקבל ולהעביר מידע.

למרבה המזל, היום אנחנו כבר יודעים, לפחות במידה מסוימת, לקרוא את מה שקורה במוח, גם אם חלק מיכולות התקשורת של האדם נפגעו. ואנחנו גם יודעים לעקוף את היכולות שנפגעו ולשדר למוח בחזרה. כלומר, המדע כבר מצא דרך לתקשר עם המוח באופן ישיר. לפיתוחים הטכנולוגיים שמאפשרים לעשות את זה קוראים "מִמְשָׁקֵי מוח-מכונה". למרות שטכנולוגיה כזו נשמעת כמו משהו מהעתיד, ממשקי מוח-מכונה אינם חדשים: הם קיימים כבר יותר מארבעים שנה, והולכים ומשתפרים עם הזמן. בעזרת ממשקי מוח-מכונה חדשניים אנחנו יכולים היום לאפשר לנכים ללכת, לעיוורים לראות, לחירשים לשמוע ולאילמים לדבר.

איך אפשר לקרוא את המוח?

המוח שלנו עובד על חשמל: כל המידע שהוא מקבל וכל הפקודות שהוא שולח לשרירים ולאיברי הגוף עובר בצורה של אותות חשמליים. אפשר למדוד את הפעילות החשמלית של תאי העצב במוח באמצעות בדיקה שנקראת EEG. בבדיקת EEG חובשים לנבדקים מעין כובע גמיש, שדומה קצת לכובע ים. לכובע הזה מחוברות אלקטרודות – מין מדבקות שרגישות לזרמים חשמליים – והן מודדות את השינויים החשמליים שמתרחשים במוח.

הבדיקה אינה כואבת ואינה פולשנית (כלומר, היא נעשית כולה מחוץ לגוף), אבל יש לה חיסרון גדול – היא מאפשרת לעקוב אחרי הפעילות המוחית רק באזורים שקרובים לאלקטרודות. כיוון שהאלקטרודות מולבשות על הראש מבחוץ, האזורים האלה נמצאים בעיקר בחלק הכי חיצוני של המוח, צמוד לגולגולת. בין השאר נמצאים באזורים האלה החלקים במוח האחראים על תכנון תנועה ועל הפעלת השרירים. המערכת קוראת את האותות החשמליים שמגיעים משם ומתרגמת אותם לפקודות. 

כך, בעזרת EEG, אנשים כיום יכולים להניע עכבר מחשב, לשלוט בזרועות רובוטיות ואף להפעיל רובוטים שלמים, והכול בכוח המחשבה בלבד, בלי להזיז אצבע. 

משדרים אותות למוח 

כיום EEG היא האופציה הזולה והפשוטה ביותר לקריאת אותות מוח, אך חסרונות השיטה, ובפרט העובדה שהיא אינה מדויקת, כמו גם העובדה שהיא דורשת להחזיק מערך אלקטרודות על הראש ללא תנועה, מונעת ממנה להפוך לפתרון קבע במרבית המקרים.

דרך נוספת לתקשר עם המוח היא להשתיל את האלקטרודות ישירות לתוכו. שתלים כאלה אפשר להכניס לתוך אזורים במוח שהאלקטרודות החיצוניות של ה־EEG אינן יכולות להגיע אליהם, ולמדוד בצורה מדויקת יותר את הפעילות החשמלית של תאים בודדים, או של קבוצות קטנות מאוד של תאים. נוסף על כך, בניגוד ל־EEG, שיודע רק לקלוט, כשמשתילים אלקטרודות אפשר לשדר אותות חשמליים בחזרה אל תאי המוח, וכך להשפיע על פעילותו. החסרונות ברורים למדי – דרוש ניתוח מוח, פרוצדורה הכרוכה בסיכונים רבים.

איך זה עובד במציאות? בואו ניכנס פנימה לעולם המופלא של ממשקי מוח-מכונה, ונכיר כמה דוגמאות מוצלחות.

חירשים שיכולים לשמוע

שתלי שבלול הם המצאה לא חדשה, שעוזרת לאנשים לשמוע כבר שישים שנה. השתלים האלה שולחים מידע מהסביבה החיצונית ישירות לעצב השמיעה. אבל מה עושים כשעצב השמיעה אינו מתפקד? במקרה כזה אפשר לחבר שתל ישירות למוח, ולשדר אליו בעזרת מחשב את האותות החשמליים המתאימים לצלילים שנשמעים מסביב. הטכנולוגיה אושרה לשימוש בבני אדם בארצות הברית בשנת 2000, ומאז נעשו יותר מאלף ניתוחים כאלה ברחבי העולם, שמאפשרים לחירשים לשמוע.

עיוורים שיכולים לראות

באוקטובר 2021 השתילו רופאים במוחה של אישה עיוורת, באזור האחראי על הראייה, שתל עם 96 אלקטרודות. האלקטרודות היו מחוברות למחשב, שחובר למצלמה ותרגם את התמונה שהיא קלטה לאותות חשמליים, ואז העביר אותם דרך השתל למרכז הראייה במוח של האישה. במוח, האותות החשמליים האלה עברו עיבוד דומה לזה שמקבל מידע המגיע מהעיניים אצל אנשים רואים. כך, אחרי 16 שנות עיוורון, האישה הצליחה, בזכות השתל החדשני במוחה, להבדיל בין שחור ללבן, לזהות עצמים ואף לקרוא אותיות.

משותקים שיכולים ללכת

חוט השדרה שלנו, שנמצא לאורך הגב, הוא קבוצת עצבים שמחברת את המוח לשאר איברי הגוף. פגיעה בחוט השדרה מובילה לפגיעה בתקשורת בין המוח לאיברי הגוף, ובמקרים מסוימים גורמת לשיתוק. 

בעזרת ממשקי מוח-מכונה אפשר לעזור לאנשים משותקים, ואפילו להחזיר להם חלק מהיכולות שאיבדו. אדם נכה מהצוואר ומטה יכול לשלוט בזרוע רובוטית רק בכוח המחשבה, להזיז אותה ואפילו לקבל מהזרוע מידע בחזרה על תחושות ומרקמים, ועל ידי זה לחוות את חוש המישוש. גישה אחרת היא לעקוף את האזור הפגוע בחוט השדרה ולשדר את האותות שהמוח שולח ישר לאיבר הרצוי. ממש השנה הצליחו מדענים להחזיר לאדם משותק את היכולת ללכת בעזרת שתל במוחו ששידר ישירות לרגליו. זאת לא הייתה הליכה מושלמת, אך המטופל הצליח לנוע בעזרת הליכון ולהתגבר על מכשולים בסיסיים.

מבט אל העתיד

ממשקי מוח-מכונה פותחים בפנינו עולם חדש ומופלא. השיפורים בטכנולוגיית שבבי המוח, לצד שיפור יכולות העיבוד של המחשבים שלנו והבינה המלאכותית, מקרבים אותנו לעתיד שבו נוכל לפענח אותות מהמוח, להתגבר על שלל נכויות ואף לשדרג את יכולותינו. ההתקדמות המהירה של הטכנולוגיות האלה מעלה גם שאלות לא פשוטות, למשל: האם יהיה מותר לשוטרים לקרוא את המחשבות של חשודים בעזרת טכנולוגיה? האם לאפשר לאנשים לעבור ניתוח מוח בלי סיבה רפואית אמיתית, אלא רק כדי לשדרג את יכולותיהם? וחשוב מכול, איך נוכל לוודא שהשתלים באמת בטוחים לגמרי לשימוש? נראה שבקרוב מאוד נצטרך לענות על השאלות הללו.

כתיבה: ספיר חבושה-לאופר, מכון דוידסון לחינוך מדעי

עיבוד: אלכס אברוטין, מכון דוידסון לחינוך מדעי

מתוך גיליון טבת תשפ" ד,

לעוד תוכן מרתק ומסקרן לילדים הצטרפו למגזין "מדע וטבע" בלחיצה כאן