כאשר אדם מאבד איבר, תותבת יכולה לעתים קרובות לעזור לשחזר מידה משמעותית של ניידות. אבל כאשר התנועה או התקשורת נפגעים על ידי מצב נוירולוגי כגון טרשת צדדית אמיוטרופית (ALS), פציעת חוט שדרה או שבץ, יש, נכון לעכשיו, מעט מאוד אפשרויות עבור האדם הפגוע.
כדי להתמודד עם האתגר הזה, אוניברסיטת רייס, בשיתוף עם Baylor College of Medicine (BCM), תצטרף ל-BrainGate, קונסורציום של אוניברסיטאות ומרכזים רפואיים אקדמיים הפועלים על יצירת טכנולוגיות ממשק מוח-מחשב (BCI). BCIs, כפי שמרמז שמם, הן מערכות המקשרות את המוח עם מערכת חיצונית כמו זרוע רובוטית או מחשב. הם יכולים לאפשר לאדם להפעיל שליטה על מכשירים שיכולים להזיז את הזרוע, או לאפשר דיבור ממוחשב רק על ידי חשיבה על הפעולה, ובכך לשחזר את התקשורת, הניידות והעצמאות. BCM ורייס יהיו רק הקבוצה השישית בקונסורציום והצוות הראשון בטקסס.
במהלך שני העשורים האחרונים, חוקרים עם BrainGate היו בחזית פיתוח BCIs מושתלים, לאחר שהראו שאותות עצביים הקשורים לכוונה להזיז איבר או לדבר יכולים להיות "לפענח" על ידי מחשב בזמן אמת ולהשתמש בהם להפעלת מכשירים חיצוניים.
משתפי הפעולה של רייס ו-BCM מרחיבים את המאמצים הללו תוך התמקדות בפענוח אותות עצביים בקליפת המוח כדי לשלוט במכשירי עזר רובוטיים כדי לעזור לאנשים עם טטרפלגיה (שיתוק של כל ארבע הגפיים) לאכול ולשתות באופן עצמאי.
נישל שאה, עוזר פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים וחוקר מקנייר ברייס, מוביל צוות שיהיה אחראי על יצירת התשתית החישובית המפענחת תנועות מיועדות מפעילות עצבית ומניעה את המערכת הרובוטית.
"המוקד המחקרי העיקרי שלי הוא בניית ממשקי מוח-מחשב תוך-קורטיקליים, תחום שמתרחב במהירות, במטרה לעזור לאנשים משותקים ונשענים על שותפי טיפול להחזיר עצמאות בתקשורת ובפעילויות של חיי היומיום", אמר שאה, שהוא גם חבר במכון קן קנדי של רייס וב-Rice Neuroengineering Initiative. "היכולת להאכיל את עצמך היא טבע שני לאנשים בעלי יכולת, אבל זה דורש מספר פעולות מוטוריות בו-זמניות, מורכבות ומתואמות כדי להשיג ביצועים זורמים וטבעיים."
ד"ר Sameer Sheth, פרופסור לנוירוכירורגיה ומקנאיר מלומד ב-BCM, מוביל את הצוות הקליני המגייס משתתפים, מבצע את הניתוח להצבת מערכי האלקטרודות המיוחדים אל פני המוח ומספק פיקוח וטיפול קליני ומשתתף.
"זהו צעד משמעותי עבור ביילור ורייס להצטרף ל-BrainGate ולהעניק את המומחיות שלנו לעבודת הקונסורציום הזה", אמר שת, שהוא גם יו"ר הנוירוכירורגיה של קרן קולן ב-BCM ומנהל המעבדות למחקר נוירולוגיות ילדים גורדון ומרי קיין בבית החולים לילדים בטקסס. "פיתוח של שתל המסוגל לשלוט בזרוע רובוטית מחזיק בכוח לשנות את חייהם של אנשים החיים עם שיתוק, ולהחזיר לא רק תנועה אלא גם עצמאות ותקווה.
"מרכיב קריטי בהתקדמות בתחום זה הוא פיתוח אלגוריתמי מחשב טובים ומהירים יותר כדי לתרגם את הפעילות המוחית המורכבת להפליא למידע שימושי להנעת זרוע רובוטית או לשלוט בתותבת דיבור באופן שבו האדם מתכוון. אני נרגש מאוד לעבוד עם ד"ר נישל שאה, מומחה למדעי המחשב ורובוטיקה. שיתוף הפעולה הזה מפגיש בין החוזק של Bay Rice ו-Bay Ricelor's מומחיות."
Behnaam Aazhang, פרופסור JS Abercrombie של רייס, מנהל מכון מוח האורז ומנהל שותף של יוזמת ה-Rice NeuroEngineering (NEI), אמר כי רייס NEI "שמח להצטרף לעמיתינו ב-BCM במחקר BrainGate".
"BrainGate הוא קונסורציום מחקר מדהים המוביל ניסויים קליניים המתמקדים בטכנולוגיות BCI," אמר אזאנג. "כינוי זה הוא צעד ענק עבור מכון רייס מוח שהושק לאחרונה של רייס, המאגד מגוון רחב של מומחיות חוצת תחומית בהנדסה, מדעי המוח, מדע קוגניטיבי, אתיקה ומדיניות תחת משימה משותפת לשיפור בריאות המוח."
Sheth הוסיף כי הניסוי הקליני הנוכחי הוא רק ההתחלה.
"עבור אנשים עם הפרעות נפשיות, מה משתנה במוח כדי להגביל את היכולת לחיות באופן עצמאי, הן פיזית והן רגשית?" שאל שת. "מטרה ארוכת טווח היא להבין כיצד אנו יכולים להשתמש בידע שאנו צוברים מ-BCIs משחזרי תנועה כדי לחבר את אותה טכנולוגיה עם תהליכים קוגניטיביים, מוטיבציוניים ורגשיים עבור אנשים הסובלים מדיכאון והפרעות נוירופסיכיאטריות אחרות."
"אנו נרגשים ללמוד כיצד ניתן להבין את האותות העוצמתיים הללו מהמוח ביחס למצב רוח, זיכרון וקוגניציה, וכיצד התחום שלנו יכול לרתום את האותות הללו כדי לסייע בפיתוח טכנולוגיות עבור אנשים עם מגוון הפרעות בריאות הנפש", אמרה ניקול פרובנזה, פרופסור לנוירוכירורגיה ב-Baylor, מלומד מקנייר וחוקרת ראשית ב-Baylor for BrainGate.
תמונה גדולה יותר זו מדגישה כיצד הקבוצה הראשונה הזו של משתתפי ניסויים קליניים סוללת את הדרך לגילויים עתידיים אלה.
"שכלול זרוע רובוטית נשלטת עצבית לעצמאות הוא הצעד הראשון", אמר שאה. "אלה שישתתפו בניסוי הזה הם כמו טייסי ניסוי של מטוס חדש לגמרי. המאמצים שלהם יסייעו לקדם את הטכנולוגיה, המדע וההנדסה. הם פותחים דלתות וממלאים תפקיד חשוב בתחום החדש הזה של נוירו-תותבות".
במהלך השנים, BrainGate עשתה צעדים עצומים בפיתוח BCI. ממצאי המחקר האחרונים מהקונסורציום כוללים מתן אפשרות לתקשורת לאנשים עם שיתוק על ידי הפיכת פעילות קליפת המוח הקשורה לניסיון דיבור לטקסט על מסך מחשב ואפילו דיבור שנשמע כמו המשתמש לפני תחילת השיתוק.
אני נרגש לקבל את פני הצוות המדהים והמומחים ב-Baylor and Rice לקונסורציום BrainGate."
ד"ר ליי הוכברג, החוקר והחוקר הראשי של בריינגייט בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס, אוניברסיטת בראון, בית הספר לרפואה של הרווארד ו-VA Providence Healthcare
אתרי קונסורציום BrainGate אחרים כוללים את בית החולים הכללי של מסצ'וסטס, VA Providence Healthcare System, אוניברסיטת קליפורניה בדייוויס, אוניברסיטת סטנפורד ואוניברסיטת אמורי. למידע נוסף על הניסוי הקליני של BrainGate וההתפתחויות האחרונות של היוזמה, בקר בכתובת https://www.braingate.org/clinical-trials/#.
כדי להיות זכאים, על המשתתפים:
- להיות מעל גיל 18
- יש שיתוק בזרועות וברגליים או מתקשים בדיבור.
- יש אבחנה רפואית כגון פגיעה בחוט השדרה, שבץ גזע המוח, ALS או הפרעה ניוונית אחרת של נוירונים מוטוריים.
למידע נוסף על השתתפות בניסוי הקליני BrainGate2 במכללת ביילור לרפואה, צור קשר (מוגן בדוא"ל).
